JP2009016396A - Wavelength scanning type fiber laser light source - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength scanning type laser light source which can scan the wavelengths of a light source having a narrow band spectrum in a wide band at a high speed and continuously, wherein the necessary number of optical isolators is reduced and the increase of the noises due to optical losses in the optical isolators is reduced. <P>SOLUTION: This wavelength scanning type fiber laser light source comprises two ring-type resonant Fabry-Perot electro-optical modulators 11A, 11B having nearby FSRs (Free spectral range), an optical path for laser oscillation formed by connecting an optical amplifier 12 having a gain in the oscillation wavelength and an optical cup, etc., 14 from which output light is to be taken out together with an optical fiber, and a resonator length control unit 15 for periodically changing the resonator length of one Fabry-Perot resonator in a fixed range, and consists of a confocal Fabry-Perot electro-optical modulator wherein curvatures of respective concave mirrors are so set that the Fabry-Perot resonator including an electro-optical crystal becomes confocal, and optically modulates the passing light by a periodical scanning signal given by the resonator length control unit 15. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、単光性の光を発生してその発光波長を周期的に走査する波長走査型ファイバレーザ光源に関する。   The present invention relates to a wavelength scanning fiber laser light source that generates monochromatic light and periodically scans its emission wavelength.

従来、光を測定対象に照射し測定対象を分析する分析装置の光源として、広帯域の光源が用いられている。分光分析では広帯域の光を測定対象に投光し、その反射光や透過光を回折格子等で波長成分に空間的に分解したり、干渉計で周波数成分にフーリエ変換して分析する手法が広く用いられている。このような光源としては、例えば白色光源やエルビウムドープドファイバ(EDF)を用いたASE光源等があった。しかしこのような分光分析では、波長に対する光出力強度密度が低いため、分光において利用できる光のレベルが小さい。そのためフーリエ変換の分析をしても検出光信号がノイズに埋もれてしまい、分析が難しいという欠点があった。   Conventionally, a broadband light source is used as a light source of an analysis apparatus that irradiates a measurement object with light and analyzes the measurement object. In the spectroscopic analysis, there is a wide range of methods for projecting broadband light onto a measurement target and spatially resolving the reflected or transmitted light into wavelength components using a diffraction grating or the like, or performing Fourier transform to frequency components using an interferometer. It is used. Examples of such a light source include a white light source and an ASE light source using erbium-doped fiber (EDF). However, in such spectroscopic analysis, since the light output intensity density with respect to the wavelength is low, the level of light that can be used in spectroscopy is small. For this reason, even if Fourier transform analysis is performed, the detection light signal is buried in noise, which makes it difficult to analyze.

分析装置の光源として、強いレベルの単一スペクトルの光を所望の帯域で変化させる波長可変型の光源を用いる方法もある。これは単光性の強い光の波長を変化させて測定対象に照射し、測定対象を透過したり、又は反射する光をそのまま受光素子で受光するものである。この方法では、光源の波長に対する光強度密度が高いので、検出光のレベルと信号対ノイズ比が十分に高く、十分な測定精度を実現できる。   There is also a method of using a wavelength-variable light source that changes a single spectrum of a strong level in a desired band as a light source of the analyzer. In this method, the wavelength of light having strong single light is changed to irradiate the measurement object, and light that passes through or reflects the measurement object is received by the light receiving element as it is. In this method, since the light intensity density with respect to the wavelength of the light source is high, the detection light level and the signal-to-noise ratio are sufficiently high, and sufficient measurement accuracy can be realized.

従来の波長可変型の光源には外部共振器型レーザやファイバーリングレーザー、レーザ素子内に波長可変機構を設けたタイプがある。外部共振器型レーザは、ゲイン媒質、例えば半導体レーザを用い、その半導体レーザの一方の端面と外部のミラーとの間で外部共振器を形成し、外部共振器の中に回折格子等による波長可変フィルタを設けることによって発振波長を変化させ、波長可変型の光源を得るようにしたものである。   Conventional wavelength tunable light sources include an external resonator type laser, a fiber ring laser, and a type in which a wavelength tunable mechanism is provided in a laser element. An external resonator type laser uses a gain medium, for example, a semiconductor laser. An external resonator is formed between one end face of the semiconductor laser and an external mirror, and the wavelength can be varied by a diffraction grating or the like in the external resonator. By providing a filter, the oscillation wavelength is changed to obtain a wavelength tunable light source.

外部共振器型レーザ光源では、外部共振器長は例えば50mmと比較的小さく、縦モード間隔は例えば3GHzとなる。従って単に波長可変フィルタの波長を変えただけでは、縦モードの間で不安定になる。例えばモード間では不連続なモードホップが生じたり、マルチモードで発振することもある。そのため単一モードで連続的に波長を可変し、しかも出力を安定とするためには、外部共振器長をピエゾ素子等を用いて微妙に制御しなければならず、複雑な制御が必要となる。また、機械的な動作を伴い、波長と外部共振器長とを同期させて制御するため、高速で波長を変化させることが難しいという欠点があった。   In the external resonator type laser light source, the external resonator length is relatively small, for example, 50 mm, and the longitudinal mode interval is, for example, 3 GHz. Therefore, simply changing the wavelength of the tunable filter makes it unstable between the longitudinal modes. For example, discontinuous mode hops may occur between modes, or oscillation may occur in multiple modes. Therefore, in order to continuously change the wavelength in a single mode and stabilize the output, the external resonator length must be delicately controlled using a piezo element or the like, and complicated control is required. . In addition, there is a drawback that it is difficult to change the wavelength at high speed because the wavelength and the external resonator length are controlled in synchronization with the mechanical operation.

従来より、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できるようにした波長走査型のファイバレーザ光源として、光ファイバーループに発振波長にゲインを有するゲイン媒体と光サーキュレータを設け、光サーキュレータで取り出された光をコリメートレンズで拡大し、その光軸上に設けたポリゴンミラーを回転させ、ポリゴンミラーで反射された光の受光位置に入射光と同一方向に光を反射するリトロー構成とした回折格子を設けた構成の波長走査型ファイバレーザ光源が提案されている。この波長走査型ファイバレーザ光源では、回折格子への入射角度によって選択波長が変化し、2回の入射により選択度が増すので、高速でポリゴンミラーを回転させて選択波長を変化させても、狭帯域のままで発振波長を変化させることができる(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a gain medium and an optical circulator having a gain in an oscillation wavelength in an optical fiber loop as a wavelength scanning type fiber laser light source capable of continuously scanning a wavelength of a light source having a narrow band spectrum in a wide band at high speed. , The light extracted by the optical circulator is magnified by the collimator lens, the polygon mirror provided on the optical axis is rotated, and the light reflected by the polygon mirror is reflected in the same direction as the incident light. A wavelength scanning fiber laser light source having a configuration provided with a diffraction grating having a Littrow configuration has been proposed. In this wavelength scanning fiber laser light source, the selection wavelength changes depending on the incident angle to the diffraction grating, and the selectivity increases by two incidences. Therefore, even if the polygon mirror is rotated at a high speed and the selection wavelength is changed, it is narrow. The oscillation wavelength can be changed in the band (see, for example, Patent Document 1).

また、従来より、エルビウムドープドファイバを用いたリングレーザによる波長可変光源も提案されている。この波長可変光源1000は、例えば図23に示すように、エルビウムドープドファイバ(EDF)をゲイン媒体とするファイバアンプ1112を用い、その光ファイバーループ1113内に波長可変型のバンドパスフィルタ1114を設けて、このバンドパスフィルタ1114の波長を変化させることによって、光ファイバーループ1113に接続した光カップラ1115を介して取り出されるレーザ光の波長を可変するようにしたものである。この場合には光ファイバーループ1113の共振器長を例えば30mと長くできるため、縦モード間隔を狭くすることができる。そのため共振器長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができる。従って厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタ1114の選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる(例えば、非特許文献1参照)。   Conventionally, a variable wavelength light source using a ring laser using an erbium-doped fiber has also been proposed. For example, as shown in FIG. 23, the wavelength tunable light source 1000 includes a fiber amplifier 1112 using an erbium-doped fiber (EDF) as a gain medium, and a wavelength tunable bandpass filter 1114 provided in the optical fiber loop 1113. The wavelength of the laser light extracted through the optical coupler 1115 connected to the optical fiber loop 1113 is varied by changing the wavelength of the band pass filter 1114. In this case, since the resonator length of the optical fiber loop 1113 can be increased to, for example, 30 m, the longitudinal mode interval can be reduced. Therefore, the influence of the mode hop can be eliminated without changing the resonator length. Accordingly, although it is not strictly single mode oscillation, it is possible to perform quasi-continuous wavelength tuning only by changing the selected wavelength of the bandpass filter 1114 (see, for example, Non-Patent Document 1).

さらに、レーザ素子内に波長可変機構を設けたタイプでは、利得を生み出す活性領域と、回折格子による反射を生み出すDBR領域とが、同一レーザ素子内に形成されたDBR−LD(Distributed Bragg reflector laser diode)が提案されている。このDBR−LDの波長可変範囲は、最高でも10nm程度である。また、利得を生み出す活性領域とこれを前方と後方で挟むDBR領域とが同一レーザ素子内に形成された、不均一回折格子を用いたDBR−LDが提案されている。前方と後方のDBR領域は、不均一回折格子によって多数の反射ピークが発生し、かつ反射ピークの間隔が前方と後方で僅かにずれている。この構造によっていわゆる「バーニア効果」が得られるので、極めて広い波長可変が可能となる。この不均一回折格子を用いたDBR−LDでは、100nmを越える波長可変動作が実現されている。この不均一回折格子を用いたDBR−LDでは、100nmを越える波長可変動作及び40nmの準連続波長可変動作が実現されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, in the type in which the wavelength variable mechanism is provided in the laser element, a DBR-LD (Distributed Bragg reflector laser diode) in which an active region that generates gain and a DBR region that generates reflection by a diffraction grating are formed in the same laser element. ) Has been proposed. The wavelength variable range of this DBR-LD is about 10 nm at the maximum. In addition, a DBR-LD using a non-uniform diffraction grating in which an active region that generates a gain and a DBR region sandwiching the active region between the front and the rear is formed in the same laser element has been proposed. In the front and rear DBR regions, a large number of reflection peaks are generated by the non-uniform diffraction grating, and the interval between the reflection peaks is slightly shifted between the front and the rear. With this structure, a so-called “vernier effect” can be obtained, so that an extremely wide wavelength variation is possible. In the DBR-LD using this non-uniform diffraction grating, wavelength variable operation exceeding 100 nm is realized. In the DBR-LD using this non-uniform diffraction grating, a wavelength variable operation exceeding 100 nm and a quasi-continuous wavelength variable operation of 40 nm are realized (for example, see Patent Document 2).

特開2006−237359号公報JP 2006-237359 A 特開2006−278770号公報JP 2006-278770 A YAMASHITA ET AL., IEEE JOURAL ON SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.7, NO.1 JANUARY/FEBRUARY 2001, PP41〜43YAMASHITA ET AL., IEEE JOURAL ON SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.7, NO.1 JANUARY / FEBRUARY 2001, PP41 ~ 43

ところで、波長可変光源を分析装置の光源として用いる場合には、高速で波長を変化させること、及び発振スペクトルの幅を狭くすることが必要であり、これに応じた特性がバンドパスフィルタにも要求される。例えば光コヒーレンストモグラフィ(OCT)において、高速の波長走査が利用可能になると、高速の画像処理、血流観測、酸素飽和濃度の変化等の動的な解析が可能となるので、このような装置が要求されている。   By the way, when using a wavelength tunable light source as a light source for an analyzer, it is necessary to change the wavelength at high speed and to narrow the width of the oscillation spectrum, and characteristics corresponding to this are also required for the bandpass filter. Is done. For example, when high-speed wavelength scanning becomes available in optical coherence tomography (OCT), dynamic analysis such as high-speed image processing, blood flow observation, and oxygen saturation concentration change can be performed. Is required.

上記特許文献1の開示技術を採用した製品として、例えば、santec株式会社より、最高20kHzのスキャンレートで波長を繰り返し走査することのできる波長スキャニングレーザー光源HSL−2000が提供されている。しかし現状では、波長走査の周期として20kHzが実用化になっているに過ぎない。   As a product that employs the disclosed technology of Patent Document 1, for example, Santec Corporation provides a wavelength scanning laser light source HSL-2000 capable of repeatedly scanning a wavelength at a scan rate of a maximum of 20 kHz. However, at present, 20 kHz is only practically used as the wavelength scanning period.

これでは光コヒーレンストモグラフィ(OCT)により立体画像を得るのに数秒の時間を必要としてしまう。   This requires several seconds to obtain a stereoscopic image by optical coherence tomography (OCT).

また、上記特許文献2に記載されているように、DBR−LDでは、DBR領域にキャリア注入を行うことにより、この部分での屈折率を変化させて、波長可変動作を実現している。このため、電流注入により結晶欠陥が増殖すると、電流注入に対する屈折率変化の割合が著しく変動するので、長期に渡り安定な波長でのレーザ発振を維持することが難しい。更に、現状の化合物半導体のプロセス技術では、2インチ以上のインチアップは不可能である。そのため、複雑化してサイズの大きくなったレーザ素子では、現状以上の価格低減が難しい。だからといって1mm以下の小型な素子だと縦モード間隔が大きく、例えば100GHzであり、高速で波長を変化させるような単に波長可変フィルタの波長を変えただけだと縦モード間隔ごとのとびとびの波長可変動作となる。このような大きなとびとびの波長可変動作は光コヒーレンストモグラフィへの応用としては大きすぎる。さらに単に波長可変フィルタの波長を変えただけでは、縦モードの間で不安定になる。例えばモード間では不連続なモードホップが生じたり、マルチモードで発振することもある。   Further, as described in Patent Document 2, in the DBR-LD, by performing carrier injection in the DBR region, the refractive index in this portion is changed to realize the wavelength variable operation. For this reason, if crystal defects grow due to current injection, the rate of change in the refractive index with respect to current injection varies significantly, so that it is difficult to maintain laser oscillation at a stable wavelength over a long period of time. Further, with the current compound semiconductor process technology, an inch-up of 2 inches or more is impossible. For this reason, it is difficult to reduce the price of the laser element that has become complicated and large in size. However, if it is a small element of 1 mm or less, the longitudinal mode interval is large, for example, 100 GHz, and if the wavelength of the tunable filter that changes the wavelength at high speed is simply changed, the wavelength tunable operation is performed every longitudinal mode interval. It becomes. Such a large and discrete wavelength tunable operation is too large for application to optical coherence tomography. Furthermore, if the wavelength of the tunable filter is simply changed, it becomes unstable between the longitudinal modes. For example, discontinuous mode hops may occur between modes, or oscillation may occur in multiple modes.

さらに、上記特許文献2の開示技術では、リング型の光共振器で複数の光共振器を波長フィルタに採用した構成であり、バーニア効果によって波長可変が可能であるが、ヒータによる波長可変であり、高速走査に適していない。また同じ基板上にある複数のリング型の光共振器の共振器長をそれぞれ調整することが難しい。またリング型の光共振器を含むレーザ全体の長さが短いので単に波長可変フィルタの波長を変えただけでは、縦モードの間で不安定になる。例えばモード間では不連続なモードホップが生じたり、マルチモードで発振することもある。   Furthermore, the disclosed technique of Patent Document 2 is a configuration in which a plurality of optical resonators are adopted as a wavelength filter by a ring-type optical resonator, and the wavelength can be varied by the vernier effect, but the wavelength can be varied by a heater. Not suitable for high speed scanning. In addition, it is difficult to adjust the resonator lengths of a plurality of ring-type optical resonators on the same substrate. Further, since the entire length of the laser including the ring type optical resonator is short, simply changing the wavelength of the wavelength tunable filter makes it unstable between the longitudinal modes. For example, discontinuous mode hops may occur between modes, or oscillation may occur in multiple modes.

そこで、本件出願人は、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できるようにした波長走査型のレーザ光源として、例えば、図24に基本的な構成を示すように、レーザ発振の光路となる光ファイバーループ1011と、上記光ファイバーループ1011内に設けられ、発振する波長に利得を有する光増幅器1012と、上記光ファイバーループ1011内に設けられ、近接したFSR(Free spectral range)を有する2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bと、上記光ファイバーループ1011に接続され、当該光ファイバーループ1011を通過する光の一部を取り出す光学カップラ1014と、上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bの内の少なくとも一方、ここではファブリペロー共振器1013Aの共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部1015とを備えてなる波長走査型ファイバレーザ光源1000を特願2007−18168として先に提案している。   Therefore, the applicant of the present application shows, for example, a basic configuration as a wavelength scanning type laser light source capable of continuously scanning a wavelength of a light source having a narrow band spectrum at a high speed in a wide band, for example, as shown in FIG. As described above, an optical fiber loop 1011 serving as an optical path for laser oscillation, an optical amplifier 1012 provided in the optical fiber loop 1011 and having a gain at an oscillation wavelength, and an optical fiber loop 1011 provided in the optical fiber loop 1011 and in close proximity to each other. range) two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B, an optical coupler 1014 that is connected to the optical fiber loop 1011 and extracts part of the light passing through the optical fiber loop 1011 and two units having the adjacent FSR At least of Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B On the other hand, here, as a Japanese Patent Application No. 2007-18168, a wavelength scanning fiber laser light source 1000 including a resonator length control unit 1015 that periodically changes the resonator length of a Fabry-Perot resonator 1013A within a certain range is disclosed. is suggesting.

なお、レーザ発振の光路となる光ファイバーループ1011を通過する光の偏光の状態を決定するために偏光子がループ内に挿入される。   A polarizer is inserted into the loop in order to determine the polarization state of the light passing through the optical fiber loop 1011 serving as the laser oscillation optical path.

この波長走査型ファイバレーザ光源1000において、近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bは、それぞれ波長選択フィルタとして機能する。そして、上記2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bの内の少なくとも一方、ここではファブリペロー共振器1013Aは、共振器長を可変することにより選択波長を可変することができるようになっている。   In this wavelength scanning fiber laser light source 1000, the two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B having adjacent FSRs function as wavelength selection filters. In addition, at least one of the two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B, here, the Fabry-Perot resonator 1013A can change the selected wavelength by changing the resonator length.

そして、上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bは、一方のファブリペロー共振器1013Aの共振器長を可変することにより、そのバーニア効果により選択波長を可変することのできる狭帯域の波長選択特性を有するバンドパスフィルタとして機能する。   The two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B having the adjacent FSRs can change the selected wavelength by the vernier effect by changing the resonator length of one Fabry-Perot resonator 1013A. It functions as a bandpass filter having a wavelength selection characteristic of the band.

この波長走査型ファイバレーザ光源1000では、光ファイバーループ1011内に設けられた上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bによるバンドパスフィルタを通過した光が発振波長に利得を有する光増幅器1012で増幅され、上記光ファイバーループ1011を介して帰還されることによって発振する。そして、この波長走査型ファイバレーザ光源1000では、上記ファブリペロー共振器1013Aの共振器長を共振器長制御部1015により一定範囲で周期的に変化させることによって、発振波長が周期的に変化し、光学カップラ1014を介して取り出されるレーザ光の波長が周期的に変化するようになっている。   In this wavelength scanning fiber laser light source 1000, the light that has passed through the band-pass filters of the two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B having the FSRs close to each other provided in the optical fiber loop 1011 has gain in the oscillation wavelength. Oscillated by being amplified by the amplifier 1012 and fed back through the optical fiber loop 1011. In this wavelength scanning fiber laser light source 1000, the oscillation wavelength is periodically changed by periodically changing the resonator length of the Fabry-Perot resonator 1013A by a resonator length control unit 1015 within a certain range. The wavelength of the laser light taken out via the optical coupler 1014 changes periodically.

なお、上記光ファイバーループ1011からレーザ光を取り出す光学カップラ14は、光増幅器1012の後に設けられているが、光増幅器1012の前、あるいは、2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bの間に設けられていてもよい。   The optical coupler 14 for extracting laser light from the optical fiber loop 1011 is provided after the optical amplifier 1012. However, the optical coupler 14 is provided before the optical amplifier 1012 or between the two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B. It may be.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光源100では、光ファイバーループ1011の共振器長を長くすることができ、光ファイバーループ1011の共振器長を例えば1000mとすることにより、レーザ全体の縦モード間隔を例えば200kHz程度に狭くすることができる。これにより、上記レーザ全体の縦モード間隔は各ファブリペロー共振器1013A,1013Bの一つ一つのモードの帯域幅(FSR/フィネス、例えば2.5GHz/50=50MHz)よりも十分狭くできるので、そのため共振器長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができる。従って厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタの選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる。   In the wavelength scanning fiber laser light source 100 having such a configuration, the resonator length of the optical fiber loop 1011 can be increased. By setting the resonator length of the optical fiber loop 1011 to, for example, 1000 m, the longitudinal mode interval of the entire laser can be reduced. For example, it can be narrowed to about 200 kHz. As a result, the longitudinal mode interval of the entire laser can be sufficiently narrower than the bandwidth (FSR / finesse, for example, 2.5 GHz / 50 = 50 MHz) of each Fabry-Perot resonator 1013A, 1013B. The effect of mode hop can be eliminated without changing the resonator length. Therefore, although it is not strictly single mode oscillation, it is possible to tune the wavelength continuously in a pseudo manner simply by changing the selected wavelength of the bandpass filter.

ここで、通常の光共振器の透過スペクトルを図25の(A),(B)に示す。横軸は光の周波数であり、FSR=1として規格化して、100×FSRの範囲をしめしている。FSR毎の100本のモードが見て取れる。なお、図25の(B)は、図25の(A)の拡大図である。   Here, the transmission spectrum of a normal optical resonator is shown in FIGS. The horizontal axis is the frequency of light, normalized as FSR = 1, and indicates a range of 100 × FSR. You can see 100 modes per FSR. FIG. 25B is an enlarged view of FIG.

図26の(A)〜(G)は、FSRが1%異なる光共振器を2台縦列接続した場合の透過スペクトルを示している。それぞれの横軸は図25の(A)と同じであるが、2台の光共振器のそれぞれのモード間隔が異なるためにバーニア効果を起こして、FSRが小さなモードで構成させるスペクトルの包絡線はFSRが大きな光共振器と同等になる。1%のFSRの違いはモアレ縞の包絡線のFSRを100倍にする。また、共振器長を波長程度変えると、ピークがモアレ縞の包絡線のFSRだけ変化することがわかる。なお、図26の一部の拡大図を図27に示す。   26A to 26G show transmission spectra when two optical resonators having different FSRs of 1% are connected in cascade. Each horizontal axis is the same as (A) in FIG. 25. However, since the mode intervals of the two optical resonators are different, the vernier effect is caused, and the envelope of the spectrum formed by the mode with a small FSR is Equivalent to an optical resonator with a large FSR. The difference of 1% FSR makes the FSR of the moire fringe envelope 100 times. It can also be seen that when the resonator length is changed by about the wavelength, the peak changes by the FSR of the moire fringe envelope. A partially enlarged view of FIG. 26 is shown in FIG.

したがって、FSRの小さい光共振器を用いたとしても2台の光共振器のスペクトルのバーニア現象を利用すれば、モアレ縞の包絡線のFSRは、2台の光共振器のFSRの違いに反比例して、大きくなる。   Therefore, even if an optical resonator having a small FSR is used, if the vernier phenomenon of the spectrum of the two optical resonators is used, the FSR of the Moire fringe envelope is inversely proportional to the difference between the FSRs of the two optical resonators. And get bigger.

すなわち、FSRの小さい光共振器を用いたとしても2台の光共振器のスペクトルのバーニア現象を利用することにより、波長可変レーザ光源を構成することができる。   That is, even if an optical resonator having a small FSR is used, a tunable laser light source can be configured by utilizing the vernier phenomenon of the spectrum of two optical resonators.

この場合、2台の光共振器のFSRに相当する間隔でレーザの波長はFSR(例えば2.5GHz)ごとのとびとびになるが、光CT等の応用の場合、深さ方向の測定範囲がc/FSR(約10cm)よりも十分狭い範囲であれば擬似的に連続して波長可変と見なすことができる。   In this case, the wavelength of the laser jumps every FSR (for example, 2.5 GHz) at an interval corresponding to the FSR of the two optical resonators. However, in the case of applications such as optical CT, the measurement range in the depth direction is c If the range is sufficiently narrower than / FSR (about 10 cm), it can be regarded as a quasi-continuous variable wavelength.

また、光共振器にLN(LiNbO)等の電気的に屈折率可変な材料で構築したファブリペロー共振器に電極を付けた構造のファブリペロー電気光学変調器(または 光コム発生器)と呼ばれる変調器を用いることで電気光学効果により波長可変が行える。電気的な変調であるのでリニアリティーや再現性も優れている。 It is also called a Fabry-Perot electro-optic modulator (or optical comb generator) with a structure in which an electrode is attached to a Fabry-Perot resonator constructed of an electrically variable refractive index material such as LN (LiNbO 3 ). By using the modulator, the wavelength can be varied by the electro-optic effect. Since it is an electrical modulation, it has excellent linearity and reproducibility.

そこで、上記波長走査型ファイバレーザ光源1000における共振器長が可変されるファブリペロー共振器1013Aには、ファブリペロー電気光学変調器が用いられる。そして、ファブリペロー電気光学変調器に上記共振器長制御部1015により鋸歯状波等の周期的な信号を与えて光変調することで、上記波長走査型ファイバレーザ光源1000の発振波長を高精度に且つ高速に走査することができる。   Therefore, a Fabry-Perot electro-optic modulator is used as the Fabry-Perot resonator 1013A in which the resonator length in the wavelength scanning fiber laser light source 1000 is variable. Then, a periodic signal such as a sawtooth wave is given to the Fabry-Perot electro-optic modulator by the resonator length control unit 1015 and optically modulated, so that the oscillation wavelength of the wavelength scanning fiber laser light source 1000 can be made with high accuracy. And it can scan at high speed.

上記2台のファブリペロー共振器1013A,1013Bにファブリペロー電気光学変調器1013A’,1013B’を用いた波長走査型ファイバレーザ光源1000の実際の構成例を図28に示す。   FIG. 28 shows an actual configuration example of a wavelength scanning fiber laser light source 1000 using the Fabry-Perot electro-optic modulators 1013A ′ and 1013B ′ for the two Fabry-Perot resonators 1013A and 1013B.

現在市販されているファブリペロー電気光学変調器は反射があるので、図28に示す波長走査型ファイバレーザ光源1000では、アイソレータ1017A,1017B,1017C,1017Dを挿入している。また、遅延線1018を挿入している。例えば遅延線は1kmのファイバである。これにより光ファイバーループ1011を光が一周する時間は5μsとなるので、200kHzの周期でのモード間隔になる。この波長走査型ファイバレーザ光源1000全体の系は偏波保存で構築され、レーザ発振の光路となる光ファイバーループ1011を通過する光の偏光の状態を決定するために偏光子1019が光増幅器1012とアイソレータ1017Cと間に挿入されている。なお、遅延にはファラデーミラーとSMファイバとPBSカップラを用いても可能である。走査周波数はこの200kHzの整数倍で可能になる。   Since the currently available Fabry-Perot electro-optic modulator has reflection, isolators 1017A, 1017B, 1017C, and 1017D are inserted in the wavelength scanning fiber laser light source 1000 shown in FIG. A delay line 1018 is inserted. For example, the delay line is a 1 km fiber. As a result, the time for the light to travel around the optical fiber loop 1011 is 5 μs, so that the mode interval is 200 kHz. The entire system of this wavelength scanning fiber laser light source 1000 is constructed with polarization conservation, and a polarizer 1019 is connected to an optical amplifier 1012 and an isolator in order to determine the polarization state of light passing through an optical fiber loop 1011 serving as an optical path for laser oscillation. It is inserted between 1017C. For the delay, a Faraday mirror, an SM fiber, and a PBS coupler can be used. The scanning frequency can be an integer multiple of 200 kHz.

ここで、上記波長走査型ファイバレーザ光源1000における光増幅器1012、ファブリペロー共振器1013A’,1013B’、光カップラ1014として、波長1.5μm帯用の、光ファイバアンプEFDA、2台のコム発生器モジュールOFCG1,OFCG2、光カップラPCを使用して、図29に示すファイバーリングレーザーを構成し、コム発生器モジュールOFCG1へのバイアス電圧による波長可変特性を測定したところ、高速波長走査可能な走査型レーザ光源として機能しており、図30に示すような結果が得られた。   Here, as the optical amplifier 1012, the Fabry-Perot resonators 1013A 'and 1013B', and the optical coupler 1014 in the wavelength scanning fiber laser light source 1000, an optical fiber amplifier EFDA for wavelength 1.5 μm band, two comb generators The fiber ring laser shown in FIG. 29 is configured by using the modules OFCG1, OFCG2 and the optical coupler PC, and the wavelength variable characteristic by the bias voltage to the comb generator module OFCG1 is measured. It functioned as a light source, and the result as shown in FIG. 30 was obtained.

しかしながら、上述の如き構成の波長走査型ファイバレーザ光源2000では、2台の導波路型ファブリペロー電気光学変調器2013A’,2013B’を必要とし、各導波路型ファブリペロー電気光学変調器2013A’,2013B’の入出力に光アイソレータ1017A,1017B,1017Cを設けて、反射光の影響を防止しなければならず、また、光アイソレータにおける光損失により、ノイズが大きくなってしまうという問題点があった。   However, the wavelength scanning fiber laser light source 2000 configured as described above requires two waveguide-type Fabry-Perot electro-optic modulators 2013A ′ and 2013B ′, and each waveguide-type Fabry-Perot electro-optic modulator 2013A ′, The optical isolators 1017A, 1017B, and 1017C must be provided at the input and output of 2013B ′ to prevent the influence of reflected light, and noise is increased due to optical loss in the optical isolator. .

また、光アイソレータが機能を発揮する帯域の問題があった。すなわち、アイソレーションが有効に働く帯域に制限があるため、より広い波長範囲で波長可変を行うとき、アイソレーションが劣化した帯域で光コムから反射があると干渉が起こってノイズが大きくなってしまう、あるいは波長が正確に可変できなくなってしまう。   In addition, there is a problem of a band in which the optical isolator performs its function. In other words, there is a limit to the band in which isolation works effectively, so when performing wavelength tuning in a wider wavelength range, if there is reflection from the optical comb in the band where isolation is degraded, interference will occur and noise will increase. Or, the wavelength cannot be changed accurately.

そこで、本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査でき、しかも、必要とする光アイソレータの数を削減し、光アイソレータにおけるノイズの上昇を小さくした波長走査型のレーザ光源を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and can scan the wavelength of a light source having a narrow band spectrum at a high speed and continuously in a wide band, and further, the required optical isolator. An object of the present invention is to provide a wavelength scanning type laser light source in which the number of the above is reduced and the increase in noise in the optical isolator is reduced.

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。   Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the description of embodiments described below.

本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源は、互いに近接したFSR(Free spectral range)を有する空間のファブリペロー共振器に電気光学結晶を内在させてなる2台のファブリペロー電気光学変調器と発振波長に利得を有する光増幅器と出力光を取り出すための光学素子とを光ファイバ接続して構成したレーザ発振の光路と、上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器の内の少なくとも一方のファブリペロー共振器の共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部とを備え、上記2台のファブリペロー電気光学変調器の内の少なくとも一方で上記共振器長制御部により与えられる周期的な走査信号により通過する光を光変調することを特徴とする。   A wavelength-scanning fiber laser light source according to the present invention includes two Fabry-Perot electro-optic modulators having an electro-optic crystal incorporated in a Fabry-Perot resonator in a space having FSR (Free Spectral Range) close to each other, and an oscillation wavelength. A laser oscillation optical path configured by connecting an optical amplifier having a gain to an optical element for extracting output light with an optical fiber, and at least one of the two Fabry-Perot resonators having the adjacent FSRs A resonator length controller that periodically changes the resonator length of the Perot resonator within a certain range, and is provided by at least one of the two Fabry-Perot electro-optic modulators by the resonator length controller. Light passing therethrough is modulated by a periodic scanning signal.

本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源は、空間のファブリペロー共振器に電気光学結晶を内在させてなるファブリペロー電気光学変調器と発振波長に利得を有する光増幅器と上記ファブリペロー電気光学変調器から出射させた光の偏光方向を90°回転させる偏光変換素子と出力光を取り出すための光学素子とを光ファイバ接続して構成したレーザ発振の光路と、上記ファブリペロー電気光学変調器の共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部とを備え、上記ファブリペロー電気光学変調器は、互いに直交する偏光成分の光それぞれに対して近接したFSR(Free spectral range)を有する2台のファブリペロー共振器として機能し、上記共振器長制御部により与えられる周期的な走査信号により、互いに直交する偏光成分の光それぞれを変調することを特徴とする。   A wavelength-scanning fiber laser light source according to the present invention includes a Fabry-Perot electro-optic modulator in which an electro-optic crystal is incorporated in a spatial Fabry-Perot resonator, an optical amplifier having a gain at an oscillation wavelength, and the Fabry-Perot electro-optic modulator. A laser oscillation optical path formed by connecting an optical fiber to a polarization conversion element that rotates the polarization direction of the light emitted from the light and an optical element for extracting output light, and a resonator of the Fabry-Perot electro-optic modulator The Fabry-Perot electro-optic modulator has an FSR (Free Spectral Range) that is close to each of light components of polarization components orthogonal to each other. Functioning as a Fabry-Perot resonator, and by means of the periodic scanning signal given by the resonator length control unit, Characterized by modulating each.

本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源において、上記2台のファブリペロー電気光学変調器は、例えば、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でリング型共振を得るようにしたリング型共振ファブリペロー電気光学変調器からなる。   In the wavelength scanning fiber laser light source according to the present invention, each of the two Fabry-Perot electro-optic modulators is, for example, a ring-type resonance in which a ring-type resonance is obtained by a Fabry-Perot resonator containing an electro-optic crystal. It consists of a Fabry-Perot electro-optic modulator.

また、本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源において、上記ファブリペロー共振器は、例えば、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でV型共振を得るようにしたV型共振ファブリペロー電気光学変調器からなる。   In the wavelength-scanning fiber laser light source according to the present invention, the Fabry-Perot resonator is, for example, a V-type resonant Fabry-Perot electric device that obtains a V-type resonance with a Fabry-Perot resonator containing an electro-optic crystal. It consists of an optical modulator.

また、本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源において、上記ファブリペロー電気光学変調器は、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器を共焦点となるように各凹面鏡の曲率を設定した共焦点のファブリペロー電気光学変調器からなる。   In the wavelength-scanning fiber laser light source according to the present invention, each of the Fabry-Perot electro-optic modulators has a curvature of each concave mirror set so that the Fabry-Perot resonator containing the electro-optic crystal is confocal. Consists of a focal Fabry-Perot electro-optic modulator.

さらに、本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源において、上記ファブリペロー電気光学変調器は、例えば、ファブリペロー共振器を構成する凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置してなる。   Furthermore, in the wavelength scanning fiber laser light source according to the present invention, the Fabry-Perot electro-optic modulator includes, for example, two electro-optic crystals arranged so that the C axis is orthogonal between the concave mirrors constituting the Fabry-Perot resonator. It becomes.

本発明では、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査でき、しかも、必要とする光アイソレータの数を削減し、光アイソレータによるノイズの上昇を小さくした波長走査型のレーザ光源を提供することができる。   In the present invention, the wavelength of the light source having a narrow band spectrum can be scanned at a high speed and continuously in a wide band, and the number of required optical isolators is reduced, and the increase in noise caused by the optical isolators is reduced. A laser light source of the type can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.

本発明に係る波長走査型ファイバレーザ光源10は、先に提案している波長走査型ファイバレーザ光源を改良したものであって、その基本的な構成を図1に示すように、近接したFSR(Free spectral range)を有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bと、発振波長に利得を有する光増幅器12と、この光増幅器12に偏光子19とアイソレータ13を介して光ファイバ接続された光学カップラ14と、上記2台のファブリペロー共振器11A,11Bの内の少なくとも一方、ここではファブリペロー共振器11Aの共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部15とを備え、上記光学カップラ14が光共振器の共振モードにマッチングするように設計されたコリメータと凸レンズからなる入射側光学系16Aを介して一方のファブリペロー共振器11Aにファイバ接続され、一方のファブリペロー共振器11Aが光共振器の共振モードにマッチングするように設計された凸レンズとコリメータからなる出射側光学系16Bと光共振器の共振モードにマッチングするように設計されたコリメータと凸レンズからなる入射側光学系17Aを介して他方のファブリペロー共振器11Bにファイバ接続され、さらに、他方のファブリペロー共振器11Bがコリメータの機能を有する出射側光学系17Bを介して上記光増幅器12にファイバ接続されたレーザ発振の光路となる光ファイバーループを有するファイバーリングレーザーを構成したものである。   A wavelength scanning fiber laser light source 10 according to the present invention is an improvement of the previously proposed wavelength scanning fiber laser light source, and its basic configuration is shown in FIG. Two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having a free spectral range), an optical amplifier 12 having a gain at an oscillation wavelength, and an optical coupler connected to the optical amplifier 12 via a polarizer 19 and an isolator 13 via an optical fiber. 14 and at least one of the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B, here, a resonator length control unit 15 that periodically changes the resonator length of the Fabry-Perot resonator 11A within a certain range, The optical coupler 14 is connected via an incident side optical system 16A composed of a collimator and a convex lens designed to match the resonance mode of the optical resonator. The Fabry-Perot resonator 11A is connected to a fiber, and one of the Fabry-Perot resonators 11A is designed to match the resonance mode of the optical resonator. Are connected to the other Fabry-Perot resonator 11B via an incident-side optical system 17A composed of a collimator and a convex lens, and the other Fabry-Perot resonator 11B has a collimator function. A fiber ring laser having an optical fiber loop serving as an optical path of laser oscillation connected to the optical amplifier 12 through an optical system 17B as a fiber is configured.

ここで、偏光子19は、レーザ発振の光路となる光ファイバーループを通過する光の偏光の状態を決定するためのものであって、基本的にループ内のどの位置に挿入してもよい。   Here, the polarizer 19 is for determining the polarization state of the light passing through the optical fiber loop, which is an optical path for laser oscillation, and may be inserted at any position in the loop.

そして、この波長走査型ファイバレーザ光源10では、上記2台のファブリペロー共振器11A,11Bには、例えば、図2に示すように、電気光学結晶110を内在するファブリペロー共振器を共焦点となるように各凹面鏡111,112の曲率を設定することでリング型の共振を得るようにしたリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11がそれぞれ用いられている。   In the wavelength scanning fiber laser light source 10, the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B have, for example, a Fabry-Perot resonator containing the electro-optic crystal 110 as a confocal point as shown in FIG. The ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is used in which the curvature of the concave mirrors 111 and 112 is set so as to obtain a ring-type resonance.

このように各凹面鏡111,112の曲率を共焦点となるように設定したリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11では、入射光Linに対する直接の反射光Lrは入射側に戻らないので、光アイソレータを必要としない。   In the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which the curvatures of the concave mirrors 111 and 112 are set to be confocal as described above, the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side. Do not need.

そこで、この波長走査型ファイバレーザ光源10では、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bを用いることにより、各ファブリペロー共振器11A,11Bの入出力部分の光アイソレータを省略することができ、光増幅器12の入力側のみにアイソレータ13が設けられている。   Therefore, in this wavelength scanning fiber laser light source 10, the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side is provided with two units having the FSRs close to each other. By using the Fabry-Perot resonators 11A and 11B, the optical isolators at the input / output portions of the Fabry-Perot resonators 11A and 11B can be omitted, and the isolator 13 is provided only on the input side of the optical amplifier 12.

すなわち、この波長走査型ファイバレーザ光源10では、上述の如く近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bとして入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を用いているので、反射の影響は低いのであるが、リング型レーザの右回りか左回りかの発振方向を決めるために上記光増幅器12の入力側のみにアイソレータ13を挿入している。このアイソレータ13は、従来反射のあるファブリペロー電気光学変調器からの反射の影響を低減するためのものと目的が異なり、右回りか左回りかの利得の差を与えられればいいだけの性能しか要求されない。したがって、この発明で課題としているアイソレータの問題点は解決される。また、このアイソレータ13は、基本的にはループ内のどの位置に挿入してもよい。   That is, in this wavelength scanning fiber laser light source 10, the confocal ring in which the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side as the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having the adjacent FSRs as described above. Since the type resonance Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is used, the influence of reflection is low. However, in order to determine the clockwise or counterclockwise oscillation direction of the ring laser, only the input side of the optical amplifier 12 is used. An isolator 13 is inserted. This isolator 13 has a purpose different from that for reducing the influence of reflection from a conventional Fabry-Perot electro-optic modulator, and only has a performance that can provide a difference in gain between clockwise and counterclockwise. Not required. Therefore, the problem of the isolator which is a problem in the present invention is solved. Further, the isolator 13 may be inserted at any position in the loop basically.

この波長走査型ファイバレーザ光源10において、近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bは、それぞれ波長選択フィルタとして機能する。そして、上記2台のファブリペロー共振器11A,11Bの内の少なくとも一方、ここではファブリペロー共振器11Aは、共振器長制御部15により共振器長を可変することで選択波長を可変することのできるようになっている。   In this wavelength scanning fiber laser light source 10, the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having adjacent FSRs function as wavelength selection filters. At least one of the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B, here, the Fabry-Perot resonator 11A can vary the selected wavelength by varying the resonator length by the resonator length control unit 15. It can be done.

そして、上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bは、一方のファブリペロー共振器11Aの共振器長を可変することにより、そのバーニア効果により選択波長を可変することのできる狭帯域の波長選択特性を有するバンドパスフィルタとして機能する。   The two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having the adjacent FSRs can narrow the selection wavelength by the vernier effect by changing the resonator length of one Fabry-Perot resonator 11A. It functions as a bandpass filter having a wavelength selection characteristic of the band.

この波長走査型ファイバレーザ光源10では、光ファイバーループ内に設けられた上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bによるバンドパスフィルタを通過した光が光増幅器12で増幅され、上記光ファイバーループを介して帰還されることによって発振する。そして、この波長走査型ファイバレーザ光源10では、上記ファブリペロー共振器11Aの共振器長を共振器長制御部15により一定範囲で周期的に変化させることによって、発振波長が周期的に変化し、光学カップラ14を介して取り出されるレーザ光の波長が周期的に変化するようになっている。   In this wavelength scanning fiber laser light source 10, the light that has passed through the band-pass filter by the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having the adjacent FSR provided in the optical fiber loop is amplified by the optical amplifier 12, and the above-mentioned It oscillates by being fed back through the optical fiber loop. In this wavelength scanning fiber laser light source 10, the oscillation wavelength is periodically changed by periodically changing the resonator length of the Fabry-Perot resonator 11A within a certain range by the resonator length control unit 15. The wavelength of the laser light taken out via the optical coupler 14 changes periodically.

なお、上記光ファイバーループからレーザ光を取り出す光学カップラ14は、光増幅器12の後に設けられているが、光増幅器12の前、あるいは、2台のファブリペロー共振器11A,11Bの間に設けられていてもよい。   The optical coupler 14 for extracting laser light from the optical fiber loop is provided after the optical amplifier 12, but is provided before the optical amplifier 12 or between the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B. May be.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光源10では、光ファイバーループの共振器長を長くすることができ、光ファイバーループの共振器長を例えば1000mとすることにより、レーザ全体の縦モード間隔を例えば200kHz程度に狭くすることができる。これにより、上記レーザ全体の縦モード間隔は各ファブリペロー共振器11A,11Bの一つ一つのモードの帯域幅(FSR/フィネス、例えば2.5GHz/50=50MHz)よりも十分狭くできるので、そのため共振器長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができる。従って厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタの選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる。   In the wavelength scanning fiber laser light source 10 having such a configuration, the resonator length of the optical fiber loop can be increased. By setting the resonator length of the optical fiber loop to, for example, 1000 m, the longitudinal mode interval of the entire laser is, for example, 200 kHz. Can be as narrow as possible. As a result, the longitudinal mode interval of the entire laser can be made sufficiently narrower than the bandwidth (FSR / finesse, for example, 2.5 GHz / 50 = 50 MHz) of each of the Fabry-Perot resonators 11A and 11B. The effect of mode hop can be eliminated without changing the resonator length. Therefore, although it is not strictly single mode oscillation, it is possible to tune the wavelength continuously in a pseudo manner simply by changing the selected wavelength of the bandpass filter.

この波長走査型ファイバレーザ光源10では、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査でき、しかも、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を上記2台のファブリペロー共振器11A,11Bを用いているので、各ファブリペロー共振器11A,11Bの入出力部分のアイソレータを省略することができ、光アイソレータにおける光損失によるノイズの上昇を小さくすることができる。   In this wavelength scanning fiber laser light source 10, the wavelength of a light source having a narrow band spectrum can be continuously scanned at a high speed in a wide band, and the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side. Since the above-mentioned two Fabry-Perot resonators 11A and 11B are used as the focus ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11, the isolator at the input / output portion of each Fabry-Perot resonator 11A and 11B can be omitted. The increase in noise due to optical loss in the optical isolator can be reduced.

ここで、導波路型のファブリペロー電気光学変調器は、研磨によって長さ調整が行なえ、それぞれ温度制御を行なうことで正確に共振器長を制御できるので、共振器長の絶対値を温度制御を行うことで希望する範囲に1ppmで制御が可能である。したがって、例えばFSR=2.5GHzのファブリペロー電気光学変調器と、1/4000だけFSRの異なるファブリペロー電気光学変調器を用いて、バーニア効果によって4000倍の10THzのFSRの波長選択素子が容易に実現できる。しかし、凹面鏡を用いる空間型のファブリペロー電気光学変調器では、研磨によって長さ調整を高精度に行なうことは難しいので、凹面鏡の位置を数ミクロンの精度で調整して、2台の光共振器を高精度に温度調整する必要がある。   Here, the length of the waveguide-type Fabry-Perot electro-optic modulator can be adjusted by polishing, and the resonator length can be accurately controlled by controlling the temperature of each, so the absolute value of the resonator length is controlled by temperature control. It is possible to control at 1 ppm within the desired range. Therefore, for example, by using a Fabry-Perot electro-optic modulator with FSR = 2.5 GHz and a Fabry-Perot electro-optic modulator with a different FSR by 1/4000, a 10 THz FSR wavelength selection element 4000 times easier due to the vernier effect. realizable. However, in a spatial Fabry-Perot electro-optic modulator that uses a concave mirror, it is difficult to adjust the length with high precision by polishing. Therefore, the position of the concave mirror is adjusted with an accuracy of several microns, and two optical resonators are used. It is necessary to adjust the temperature with high accuracy.

また、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSR(Free spectral range)は、通常媒質の群屈折率をngとすると、
FSR=c/(4ng・L)
となる。ここで、cは真空中の光速、Lは共振器長である。
Further, the FSR (Free Spectral Range) of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is expressed as follows:
FSR = c / (4 ng · L)
It becomes. Here, c is the speed of light in vacuum, and L is the resonator length.

そして、電気光学変調によく用いられるニオブ酸リチウム(LN:LiNbO3)では常光の群屈折率をnogと異常光の群屈折率をnegは両方とも2程度の値であるが、差が4%ある。   In lithium niobate (LN: LiNbO3), which is often used for electro-optic modulation, both the normal light group refractive index nog and the extraordinary light group refractive index neg are both about 2 but there is a difference of 4%. .

したがって、電気光学結晶(LN)110により常光を変調するようにした共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSRは、
FSR1=c/(4nog・L)
となり、また、電気光学結晶(LN)110により異常光を変調するようにした共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSRは、
FSR2=c/(4neg・L)
となる。
Therefore, the FSR of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 that modulates ordinary light by the electro-optic crystal (LN) 110 is
FSR1 = c / (4 nog · L)
The FSR of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 that modulates extraordinary light by the electro-optic crystal (LN) 110 is
FSR2 = c / (4 neg · L)
It becomes.

また、図3に示すように、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11中に、長さL1の電気光学結晶(LN)110Aと長さL2の電気光学結晶(LN)110Bを挿入して、C軸が直交するように配置することにより、長さL1の電気光学結晶(LN)110Aにより常光を変調し、長さL2の電気光学結晶(LN)110Bにより異常光を変調するようにした共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSRは、
FSR1=c/(4nog・L1+4neg・L2)
となり、長さL1の電気光学結晶(LN)110Aにより異常光を変調し、長さL2の電気光学結晶(LN)110Bにより常光を変調するようにした共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSRは、
FSR2=c/(4neg・L1+4nog・L2)
となる。
Also, as shown in FIG. 3, a confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 includes an electro-optic crystal (LN) 110A having a length L1 and an electro-optic crystal (LN) 110B having a length L2. Then, by arranging the C-axis to be orthogonal, the ordinary light is modulated by the electro-optic crystal (LN) 110A having the length L1, and the extraordinary light is modulated by the electro-optic crystal (LN) 110B having the length L2. The FSR of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is
FSR1 = c / (4nog · L1 + 4neg · L2)
A confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulation in which extraordinary light is modulated by an electro-optic crystal (LN) 110A having a length L1 and ordinary light is modulated by an electro-optic crystal (LN) 110B having a length L2. The FSR of vessel 11 is
FSR2 = c / (4 neg · L1 + 4 nog · L2)
It becomes.

この場合、L1=L2であれば、FSR1=FSR2であり、電気光学結晶(LN)110A,110Bの長さL1,L2の差でFSR1,FSR2の差を細かく設定することができる。   In this case, if L1 = L2, FSR1 = FSR2, and the difference between FSR1 and FSR2 can be finely set by the difference between the lengths L1 and L2 of the electro-optic crystals (LN) 110A and 110B.

なお、ここでは、リング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のFSRについて、原理説明のために空間部分を無視して、結晶長と共振器長さが同じものとして計算式を示した。   Here, for the FSR of the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11, the calculation formula is shown assuming that the crystal length and the resonator length are the same for the principle explanation, ignoring the space portion.

このように1台のファブリペロー共振器に2個の結晶を挿入すると、全体の共振器長さを共有している。本来、バーニア効果で重要なのは2つのFSRの差とFSRとの比が重要になるので、長さの絶対値は本質的には重要ではなく、2個の結晶の長さの差が重要になる。2個の結晶の長さの差は、研磨により調整できる。外付けのミラーの位置の多少のズレは無視することができる。   Thus, when two crystals are inserted into one Fabry-Perot resonator, the entire resonator length is shared. Originally, what is important for the vernier effect is that the difference between the two FSRs and the ratio between the FSRs is important, so the absolute value of the length is essentially not important, and the difference between the lengths of the two crystals is important. . The difference in length between the two crystals can be adjusted by polishing. Some deviations in the position of the external mirror can be ignored.

ここで、上記波長走査型ファイバレーザ光源10では、上記バンドパスフィルタを構成する2台のファブリペロー共振器11A,11Bの内の一方のファブリペロー共振器11Aの共振器長を共振器長制御部15により一定範囲で周期的に変化させることによって、光学カップラ14を介して取り出されるレーザ光の波長を周期的に走査するようにしたが、例えば図4に示す波長走査型ファイバレーザ光源10における共振器長制御部15のように、周期的な走査信号として鋸歯状波信号発生器150により発生された鋸歯状波信号をファブリペロー共振器11Bには直接供給し、ファブリペロー共振器11Aには反転増幅器151を介して直接供給する構成とし、2台のファブリペロー共振器11A,11B内の電気光学変調器の両方に対して、反転した走査信号を与えて、上記各ファブリペロー共振器の共振器長を相反的に変化させることで変調電圧を半分にでき、また、ファブリペロー光振器内の電気光学変調器に電圧を加えたときに生じる位相の変化は相殺されるので、波長の走査をより高精度且つ安定に行うことができる。   Here, in the wavelength scanning fiber laser light source 10, the resonator length of one Fabry-Perot resonator 11 A of the two Fabry-Perot resonators 11 A and 11 B constituting the bandpass filter is set as a resonator length control unit. 15, the wavelength of the laser light extracted via the optical coupler 14 is periodically scanned by changing the frequency periodically within a certain range. For example, the resonance in the wavelength scanning fiber laser light source 10 shown in FIG. The sawtooth wave signal generated by the sawtooth wave signal generator 150 as a periodic scanning signal is directly supplied to the Fabry-Perot resonator 11B and inverted to the Fabry-Perot resonator 11A as in the device length control unit 15. The configuration is such that it is supplied directly via the amplifier 151, and both the electro-optic modulators in the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B are paired. By applying an inverted scanning signal and reciprocally changing the resonator length of each Fabry-Perot resonator, the modulation voltage can be halved, and the voltage is applied to the electro-optic modulator in the Fabry-Perot optical resonator. Since the change in the phase that occurs when adding is canceled out, the wavelength can be scanned more accurately and stably.

また、波長走査型ファイバレーザ光源10において、中心波長はそれぞれのファブリペロー電気光学変調器の温度差に極めて敏感であるので、図4に示す波長走査型ファイバレーザ光源10における共振器長制御部15では、光学カップラ14を介して取り出されるレーザ光、すなわち、中心波長を透過するバンドフィルタを通過した光の一部を光学カップラ14’からバンドパスフィルタ16を介して光検出器152に導いて該光検出器152により検出し、そのタイミングと周期的な走査信号の位相差をロックインアンプ153で検出して、その位相差が一定値になるように制御信号を周期的な信号に重畳させてフィードバックすることによって、中心波長を制御するようになっている。これにより、常に一定な波長で変調が可能になる。   Further, in the wavelength scanning fiber laser light source 10, since the center wavelength is extremely sensitive to the temperature difference between the Fabry-Perot electro-optic modulators, the resonator length control unit 15 in the wavelength scanning fiber laser light source 10 shown in FIG. Then, a part of the laser light extracted through the optical coupler 14, that is, a part of the light passing through the band filter that transmits the center wavelength, is guided from the optical coupler 14 ′ to the photodetector 152 through the band pass filter 16. The detection is performed by the photodetector 152, the phase difference between the timing and the periodic scanning signal is detected by the lock-in amplifier 153, and the control signal is superimposed on the periodic signal so that the phase difference becomes a constant value. The center wavelength is controlled by feedback. As a result, modulation can always be performed at a constant wavelength.

また、図3に示すように、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11中に、長さL1の電気光学結晶(LN)110Aと長さL2の電気光学結晶(LN)110Bを挿入して、C軸が直交するように配置する場合、図5に示すように、2つの電気光学結晶(LN)110A,110Bの電極130A,130Bを並列に接続して変調信号を与えて変調するようにすると、それぞれ電圧が結晶のC軸に対して反対になるようにすることで偏光方向に対し相対的に光学距離が変化する。   In addition, as shown in FIG. 3, the L1 electro-optic crystal (LN) 110A and the length L2 electro-optic crystal (LN) 110B are inserted into the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11. When the C-axis is arranged so as to be orthogonal to each other, as shown in FIG. 5, the electrodes 130A and 130B of the two electro-optic crystals (LN) 110A and 110B are connected in parallel and modulated by giving a modulation signal. By doing so, the optical distance changes relative to the polarization direction by making the voltages opposite to each other with respect to the C-axis of the crystal.

したがって、結晶を一回透過する間に生じる光学距離の変化は、電気光学定数γ33、γ31、結晶長さL1、L2、結晶厚さdとすると、FSR1側の偏光に対しては(γ31・L1−γ33・L2)・V/dとなり、また、FSR2側の偏光に対しては(γ33・L1−γ31・L2)・V/dとなり、両者の差として(γ31−γ33)・(L1+L2)・V/dだけの、光学距離の変調が行われる。   Therefore, the change in the optical distance that occurs during one transmission through the crystal is (γ31 · L1) for the polarized light on the FSR1 side when the electro-optic constants γ33, γ31, crystal lengths L1, L2, and crystal thickness d are used. −γ33 · L2) · V / d, and for polarized light on the FSR2 side, (γ33 · L1−γ31 · L2) · V / d, and the difference between them is (γ31−γ33) · (L1 + L2) · The optical distance is modulated by V / d.

すなわち、2台のファブリペロー電気光学変調器を用いる場合であっても、電極を入れ替えられるのであれば、反転増幅器151は必要なくなる。   That is, even when two Fabry-Perot electro-optic modulators are used, the inverting amplifier 151 is not necessary if the electrodes can be replaced.

結晶の選択方法はγ33とγ31の差の大きな結晶を選ぶことで、例えばLNやLTなどの場合、一致溶融組成結晶よりも定比組成結晶のほうが有利である。   The crystal selection method is to select a crystal having a large difference between γ33 and γ31. For example, in the case of LN or LT, the stoichiometric composition crystal is more advantageous than the coincidence melt composition crystal.

ここで、1台のファブリペロー共振器に2個の電気光学結晶を挿入した共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、例えば、次のようにして図6に示すような構造のモノリシック型のファブリペロー電気光学変調器として作製する。   Here, a confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which two electro-optic crystals are inserted into one Fabry-Perot resonator has, for example, a structure as shown in FIG. It is fabricated as a monolithic Fabry-Perot electro-optic modulator.

まず、図7の(A)に示すように、C軸が光線方向と直交し互いに直交するようにした長尺な結晶1101,1102とC軸が光線方向になるようにした薄目の結晶1201,1202を作製し、光線方向と直交する各端面を研磨し、電気光学結晶(LN)1101の長さをL1、電気光学結晶(LN)1102の長さをL2に調整する。   First, as shown in FIG. 7A, long crystals 1101, 1102 whose C-axis is perpendicular to the light beam direction and perpendicular to each other, and thin crystals 1201, whose C-axis is in the light beam direction. 1202 is manufactured, each end face orthogonal to the light beam direction is polished, and the length of the electro-optic crystal (LN) 1101 is adjusted to L1, and the length of the electro-optic crystal (LN) 1102 is adjusted to L2.

次に、図7の(B)に示すように、長さL1の電気光学結晶(LN)1101と長さL2の電気光学結晶(LN)1102を各C軸が直交する状態で屈折率のマッチした接着剤、あるいはオプティカルコンタクトで接着して、さらに、その両端に薄目のC軸が光線方向になるようにした結晶1201,1201を接着し、全体がLの長さの接合体1000を作製する。なお、両端の薄目のC軸が光線方向になるようにした結晶1201,1202は光線に対して等方的な媒質である。   Next, as shown in FIG. 7B, the refractive index match between the electro-optic crystal (LN) 1101 of length L1 and the electro-optic crystal (LN) 1102 of length L2 with the C axes orthogonal to each other. Are bonded with an adhesive or an optical contact, and crystals 1201 and 1201 whose thin C-axis is in the light beam direction are bonded to both ends thereof to produce a joined body 1000 having a length of L as a whole. . The crystals 1201 and 1202 in which the thin C-axis at both ends are in the direction of the light beam are isotropic media with respect to the light beam.

そして、図7の(C)に示すように、上記接合体1000をダイシングしてモノリシック型のファブリペロー電気光学変調器11の基体1001とする。   Then, as shown in FIG. 7C, the joined body 1000 is diced to form a base body 1001 of the monolithic Fabry-Perot electro-optic modulator 11.

次に、図7の(D)に示すように、このようにして作製した電気光学結晶(LN)110A,110B及び両端の結晶120A,120Bからなる基体1001の上記両端の結晶120A,120Bを共焦点になるような曲率Rで凸面研磨する。   Next, as shown in FIG. 7D, the above-mentioned crystals 120A and 120B of the substrate 1001 composed of the electro-optic crystals (LN) 110A and 110B and the crystals 120A and 120B at both ends thus fabricated are shared. The convex surface is polished with a curvature R that becomes a focal point.

次に、図7の(E)に示すように、上記曲率Rで凸面研磨した上記基体1001の両端面に蒸着によりコーティングしてファブリペロー共振器を構成する相対向する共焦点の凹面鏡111,112を形成する。ここで、片側の結晶120Aの端面には100%未満、反対側の結晶120Bの端面には100%でコーティングして各凹面鏡111,112を形成する。全体の長さをLとするとき曲率Rは、
R=(no/ne−1)・(L1+L2)/2+L
である。
Next, as shown in FIG. 7E, confronting confocal concave mirrors 111 and 112 which form Fabry-Perot resonators by coating both end faces of the base body 1001 having the convex surface polished with the curvature R by vapor deposition. Form. Here, the concave mirrors 111 and 112 are formed by coating the end face of the crystal 120A on one side with less than 100% and the end face of the opposite crystal 120B with 100%. The curvature R when the overall length is L is
R = (no / ne-1). (L1 + L2) / 2 + L
It is.

そして、図7の(F)に示すように、上記凹面鏡111,112が両端面に形成された基体1001の各電気光学結晶(LN)110A,110Bの各C軸と直交する側面に蒸着により電極130A,130Bを形成することにより、図6に示すような構造のモノリシック型のファブリペロー電気光学変調器11を作製する。   Then, as shown in FIG. 7F, electrodes are formed by vapor deposition on the side surfaces orthogonal to the C axes of the electro-optic crystals (LN) 110A and 110B of the substrate 1001 where the concave mirrors 111 and 112 are formed on both end surfaces. By forming 130A and 130B, a monolithic Fabry-Perot electro-optic modulator 11 having a structure as shown in FIG. 6 is manufactured.

なお、モノリシック型のファブリペロー電気光学変調器11の場合コリメータに比べ結晶サイズが小さくなるので、入出射光学系16A,16Bとして2個のコリメータを並べるのは難しいため、例えば、図8に示すように、プリズム型ミラー16Cを入力面においた構造の入出射光学系16A,16Bとしたり、あるいは、図9に示すように、2芯のフェルールにファイバを搭載して、プリズム16Dで2芯のフェルールに搭載したファイバとリング型共振器を結合させる構造の入出射光学系16とする。   In the case of the monolithic Fabry-Perot electro-optic modulator 11, since the crystal size is smaller than that of the collimator, it is difficult to arrange two collimators as the input / output optical systems 16A and 16B. For example, as shown in FIG. In addition, the input / output optical systems 16A and 16B having a prism type mirror 16C on the input surface, or a fiber is mounted on a two-core ferrule as shown in FIG. 9, and a two-core ferrule is formed by the prism 16D. An input / output optical system 16 having a structure in which a fiber mounted on the ring and a ring resonator are coupled to each other is used.

ここで、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、双方向の電気光学変調器として使用することができるので、例えば図10に示す波長走査型ファイバレーザ光源10’のように、図1に示した波長走査型ファイバレーザ光源10における光増幅器12として、どちらの偏光に対しても、どちらの方向に対しても増幅できるSOA等の方向光増幅器12’を用い、上記光学カップラ14に替えて全反射ミラー14Aとハーフミラー14Bを設け、上述の近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bをそれぞれ双方向の電気光学変調器として機能する上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11にて構成とすることによって、光ファイバーループを1周する間に2度光増幅を行うようにすることができる。   Here, since the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 can be used as a bidirectional electro-optic modulator, for example, as a wavelength scanning fiber laser light source 10 ′ shown in FIG. As the optical amplifier 12 in the wavelength scanning fiber laser light source 10 shown in FIG. 1, a directional optical amplifier 12 ′ such as SOA that can amplify both polarizations in either direction is used. 14 is provided with a total reflection mirror 14A and a half mirror 14B, and the above-described confocal ring type in which the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B having adjacent FSRs function as bidirectional electro-optic modulators, respectively. By configuring the resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11, optical amplification is performed twice during one round of the optical fiber loop. It can be so.

この波長走査型ファイバレーザ光源10’では、一方のファブリペロー共振器11Aから入出射光学系16A’を介して出射される光が全反射ミラー14Aで全反射されて上記入出射光学系16A’を介して当該ファブリペロー共振器11Aに入射され、このファブリペロー共振器11Aから入出射光学系16B’を介して出射された光が入出射光学系17A’を介して他方のファブリペロー共振器11Bに入射され、このファブリペロー共振器11Bから入出射光学系17B’を介して出射された光が双方向光増幅器12’により増幅される。そして、この双方向光増幅器12’により増幅された光から偏光子19を介して取り出される所定の偏光成分の光がハーフミラー14Bで反射されて上記偏光子19を介して当該双方向光増幅器12’に入射され、上記偏光子19を通過する所定の偏光成分の光が上記双方向光増幅器12’により増幅されて、上記入出射光学系17B’を介して当該ファブリペロー共振器11Bに入射され、このファブリペロー共振器11Bから入出射光学系を介して出射された光が入出射光学系を介して上記ファブリペロー共振器11Aに入射され、上記ハーフミラー14Bを介してレーザ光が取り出される。   In this wavelength scanning fiber laser light source 10 ′, light emitted from one Fabry-Perot resonator 11A via the incident / exit optical system 16A ′ is totally reflected by the total reflection mirror 14A, and passes through the incident / exit optical system 16A ′. Is incident on the Fabry-Perot resonator 11A via the incident / exit optical system 16B ′ and enters the other Fabry-Perot resonator 11B via the input / output optical system 17A ′. The incident light that is emitted from the Fabry-Perot resonator 11B through the incident / exit optical system 17B ′ is amplified by the bidirectional optical amplifier 12 ′. Then, light having a predetermined polarization component extracted from the light amplified by the bidirectional optical amplifier 12 ′ via the polarizer 19 is reflected by the half mirror 14 B, and the bidirectional optical amplifier 12 is transmitted via the polarizer 19. The light of a predetermined polarization component that is incident on 'and passes through the polarizer 19 is amplified by the bidirectional optical amplifier 12' and is incident on the Fabry-Perot resonator 11B via the incident / exit optical system 17B '. The light emitted from the Fabry-Perot resonator 11B via the incident / exit optical system is incident on the Fabry-Perot resonator 11A via the incident / exit optical system, and the laser light is extracted through the half mirror 14B.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光源10’では、光がファイバーループを一周する間に、それぞれ共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11からなるFSR1のファブリペロー共振器11AとFSR2のファブリペロー共振器11Bを2回ずつ通過するので、バーニア効果としての光フィルタの分解能を向上させることができ、波長の選択がより強まり、線幅の狭い、コヒーレントレングスの長くすることができる。なお、双方向光増幅器12はループ中のどの位置に挿入してもよい。   In the wavelength-scanning fiber laser light source 10 ′ having such a configuration, the Fabry-Perot resonators 11A and FSR2 of the FSR1 each composed of a confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 while the light goes around the fiber loop. The Fabry-Perot resonator 11B is passed twice each, so that the resolution of the optical filter as the vernier effect can be improved, the wavelength selection becomes stronger, the line width is narrow, and the coherent length can be increased. The bidirectional optical amplifier 12 may be inserted at any position in the loop.

また、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、偏光方向によってFSRが異なり、また、c軸方向の偏光に対して電気光学変調が強くかかるので、図11に示す波長走査型ファイバレーザ光源20のように、偏光成分を分離して合成する光学系18を設けることにより、1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器11A,11Bとして機能させることができる。   Further, the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 has a different FSR depending on the polarization direction, and the electro-optic modulation is strongly applied to the polarized light in the c-axis direction. Therefore, the wavelength scanning type shown in FIG. Like the fiber laser light source 20, by providing an optical system 18 that separates and combines the polarization components, one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 has two adjacent FSRs. It can function as Fabry-Perot resonators 11A and 11B.

すなわち、図11に示す波長走査型ファイバレーザ光源20は、図1に示した波長走査型ファイバレーザ光源10を改良したものであって、光ファイバーループ内に設けられた1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11、発振波長に利得を有する光増幅器12、この光増幅器12にアイソレータ13を介して光ファイバ接続された光学カップラ14、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のP偏光及びS偏光の相対的共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部15、上記光増幅器12及び光学カップラ14と入射側光学系16A及び出射側光学系16Bの間に設けられた偏光成分を分離して合成する光学系18などからなる。   That is, the wavelength scanning fiber laser light source 20 shown in FIG. 11 is an improvement of the wavelength scanning fiber laser light source 10 shown in FIG. 1, and is a single confocal ring type provided in an optical fiber loop. Resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11, optical amplifier 12 having gain at oscillation wavelength, optical coupler 14 connected to the optical amplifier 12 via an isolator 13, and confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulation The resonator length controller 15 for periodically changing the relative resonator lengths of the P-polarized light and the S-polarized light in the predetermined range, the optical amplifier 12, the optical coupler 14, the incident side optical system 16A, and the output side optical system 16B. And an optical system 18 for separating and synthesizing the polarization components provided between the two.

上記光学系18は、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11からの出射光が出射側光学系16Bを介して入射される第1のPBSカップラ181、このPBSカップラ181により上記出射光から分離されたP偏光成分の光が入射される第1の偏光変換器182、上記PBSカップラ181により上記出射光から分離されたS偏光成分の光が入射される第2の偏光変換器183、上記光学カップラ14を介してS偏光成分の光が入射される第2のPBSカップラ184からなる。   The optical system 18 includes a first PBS coupler 181 to which light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is incident via an output-side optical system 16B. A first polarization converter 182 to which light of a P-polarized component separated from incident light is incident, and a second polarization converter 183 to which light of an S-polarized component separated from the emitted light by the PBS coupler 181 is incident. The second PBS coupler 184 into which the S-polarized component light is incident via the optical coupler 14.

この光学系18において、第1のPBSカップラ181は、上記出射側光学系16Bを介して入射される上記リング型共振ファブリペロー電気光学変調器11からのP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離する。この第1のPBSカップラ181により上記出射光から分離されたP偏光成分の光は第1の偏光変換器182に入射され、また、S偏光成分の光は第2の偏光変換器183に入射される。   In this optical system 18, the first PBS coupler 181 includes light of P-polarized component and light of S-polarized component from the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 that is incident through the output-side optical system 16B. To separate. The P-polarized component light separated from the outgoing light by the first PBS coupler 181 is incident on the first polarization converter 182, and the S-polarized component light is incident on the second polarization converter 183. The

第1の偏光変換器182は、上記第1のPBSカップラ181により上記出射光から分離されたP偏光成分の光の偏光方向を90°回転させてS偏光成分の光に変換する。この第1の偏光変換器182により変換されたS偏光成分の光は、上記光増幅器12に入射される。   The first polarization converter 182 rotates the polarization direction of the P-polarized component light separated from the emitted light by the first PBS coupler 181 by 90 ° and converts it into S-polarized component light. The S-polarized component light converted by the first polarization converter 182 is incident on the optical amplifier 12.

そして、この波長走査型ファイバレーザ光源20では、第1の偏光変換器182を介して入射されるS偏光成分の光が発振波長に利得を有する上記光増幅器12により増幅され、アイソレータ17及び光学カップラ14を介して第2のPBSカップラ184に入射される。   In the wavelength scanning fiber laser light source 20, the S-polarized component light incident via the first polarization converter 182 is amplified by the optical amplifier 12 having a gain at the oscillation wavelength, and the isolator 17 and the optical coupler. 14 and enters the second PBS coupler 184.

また、第2の偏光変換器183は、上記第1のPBSカップラ181により上記出射光から分離されたS偏光成分の光の偏光方向を90°回転させてP偏光成分の光に変換する。この第2の偏光変換器183により変換されたP偏光成分の光は、上記第2のPBSカップラ184に入射される。   The second polarization converter 183 rotates the polarization direction of the S-polarized light component separated from the emitted light by the first PBS coupler 181 by 90 ° and converts it into P-polarized light. The P-polarized component light converted by the second polarization converter 183 is incident on the second PBS coupler 184.

ここで、上記第1及び第2の偏光変換器182,183は、ファラデー素子、波長板などが使えるほか、PMファイバを光学素子につなげるところで、PMの軸を適時選択することで偏光方向を90度回転させる構造とすることもできる。   Here, the first and second polarization converters 182 and 183 can use a Faraday element, a wave plate, or the like, and also connect the PM fiber to the optical element, and select the PM axis at an appropriate time to change the polarization direction by 90. It can also be set as the structure rotated by a degree.

第2のPBSカップラ184は、上記光学カップラ14を介して入射されるS偏光成分の光と上記第2の偏光変換器183を介して入射されるP偏光成分の光を合成する。   The second PBS coupler 184 combines the S-polarized component light incident through the optical coupler 14 and the P-polarized component light incident through the second polarization converter 183.

そして、この第2のPBSカップラ184による合成光は、入射側光学系16を介して入射光として上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射される。   Then, the combined light by the second PBS coupler 184 is incident on the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 as incident light through the incident side optical system 16.

なお、上記第1及び第2のPBSカップラ181,184の代わりにサーキュレータを用いるようにしても良い。   A circulator may be used instead of the first and second PBS couplers 181 and 184.

この波長走査型ファイバレーザ光源20において、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、偏光方向によってFSRが異なり、また、c軸方向の偏光に対して電気光学変調が強くかかるので、入射光すなわち上記合成光を構成しているP偏光成分の光とS偏光成分の光に対して、近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する。   In the wavelength scanning fiber laser light source 20, the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 has different FSR depending on the polarization direction, and electro-optic modulation is strongly applied to the polarization in the c-axis direction. , It functions as two Fabry-Perot resonators having different degrees of modulation in the adjacent FSRp and FSRs with respect to incident light, that is, P-polarized component light and S-polarized component light constituting the combined light.

この波長走査型ファイバレーザ光源10において、近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、波長選択フィルタとして機能し、P偏光及びS偏光の相対的共振器長を可変することにより、そのバーニア効果により選択波長を可変することのできる狭帯域の波長選択特性を有するバンドパスフィルタとして機能する。   In this wavelength scanning fiber laser light source 10, one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 that functions as two Fabry-Perot resonators having different degrees of modulation in the adjacent FSRp and FSRs has a wavelength selection function. It functions as a filter, and functions as a bandpass filter having a narrow band wavelength selection characteristic in which the selection wavelength can be varied by the vernier effect by varying the relative resonator length of P-polarized light and S-polarized light.

そして、この波長走査型ファイバレーザ光源20では、光ファイバーループ内に設けられた上記近接したFSRp,FSRsを有する1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11によるバンドパスフィルタを通過した光、すなわち、上記リング型共振ファブリペロー電気光学変調器11の出射光が上記第1のPBSカップラ181によりP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離され、上記第1のPBSカップラ181により上記出射光から分離されたP偏光成分の光が第1の偏光変換器182によりS偏光成分の光に変換されて光増幅器12で増幅され、上記光ファイバーループを介して帰還されるとともに、上記第1のPBSカップラ181により上記出射光から分離されたS偏光成分の光が第2の偏光変換器183によりP偏光成分の光に変換されて帰還されることによって発振する。そして、この波長走査型ファイバレーザ光源10では、上記1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11のP偏光及びS偏光の相対的共振器長を共振器長制御部15により一定範囲で周期的に変化させることによって、発振波長が周期的に変化し、光学カップラ14を介して取り出されるレーザ光の波長が周期的に変化する。   The wavelength scanning fiber laser light source 20 passed through a bandpass filter formed by one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 having the above-mentioned close FSRp and FSRs provided in an optical fiber loop. The light, that is, the light emitted from the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is separated into P-polarized component light and S-polarized component light by the first PBS coupler 181, and the first PBS coupler 181 The P-polarized component light separated from the emitted light is converted into S-polarized component light by the first polarization converter 182, amplified by the optical amplifier 12, fed back through the optical fiber loop, and the first The S polarization component light separated from the emitted light by the one PBS coupler 181 is sent to the second polarization converter 183. Ri is converted into P-polarized light component that oscillates by being fed back. In this wavelength scanning fiber laser light source 10, the relative length of the P-polarized light and the S-polarized light of the single confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is made constant by the resonator length controller 15. By periodically changing in the range, the oscillation wavelength periodically changes, and the wavelength of the laser light extracted via the optical coupler 14 changes periodically.

この波長走査型ファイバレーザ光源20では、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を用いて、極めてノイズの小さい単光性の光を発生する狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できる。   This wavelength scanning fiber laser light source 20 uses a single confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which direct reflected light Lr with respect to incident light Lin does not return to the incident side. The wavelength of a light source having a narrow band spectrum that generates optical light can be continuously scanned at a high speed in a wide band.

ここで、上述の如く、2台のファブリペロー共振器の場合
FSR1=c/(4ng・L1)
FSR2=c/(4ng・L2)
であるので近似的に
(FSR1−FSR2)/FSR = (L2−L1)/L
であり、例えば1/1000の差をつけようとすると、L1とL2の差は1000分の1の差にするために、研磨で長さをLの1/1000以下の精度でそろえ、温度差でFSRの差を維持することを行なう必要があるが、1台のファブリペロー共振器の場合
FSR1=c/(4nog・L1+4neg・L2)
FSR2=c/(4neg・L1+4nog・L2)
であるので近似的に
(FSR1−FSR2)/FSR =(L2−L1)/L (nog−neg)/ng
であり、(nog−neg)/ngは約0.04であるので同じ研磨精度であったとしても、長さの差をLの1/40にすれば良いことになる。研磨精度が1/1000程度なので、研磨だけでFSRの差を1/1000±1/40000以下の精度で実現できる。この際、2台の結晶を熱的に結合しておくことは近接しているから可能であり、研磨で得られたFSRの差の精度は温度制御していなくても保つことができ、導波路型で用いたようなFSRの差を一定にするための温度制御が必要が無くなる。したがって、温度コントローラー2台分不要になり、コストメリットがある。
Here, as described above, in the case of two Fabry-Perot resonators, FSR1 = c / (4 ng · L1)
FSR2 = c / (4 ng · L2)
Therefore, approximately (FSR1-FSR2) / FSR = (L2-L1) / L
For example, if a difference of 1/1000 is to be made, the difference between L1 and L2 is set to a difference of 1/1000. Therefore, the length is adjusted with an accuracy of 1/1000 or less of L by polishing, and the temperature difference In the case of one Fabry-Perot resonator, FSR1 = c / (4nog · L1 + 4neg · L2)
FSR2 = c / (4 neg · L1 + 4 nog · L2)
Therefore, approximately (FSR1-FSR2) / FSR = (L2-L1) / L (nog-neg) / ng
Since (nog−neg) / ng is about 0.04, even if the polishing accuracy is the same, the difference in length may be set to 1/40 of L. Since the polishing accuracy is about 1/1000, the FSR difference can be realized with an accuracy of 1/1000 ± 1/40000 or less by polishing alone. At this time, it is possible to thermally couple the two crystals because they are close to each other, and the accuracy of the difference in FSR obtained by polishing can be maintained without temperature control. There is no need for temperature control to make the FSR difference constant as used in the waveguide type. Therefore, there is no need for two temperature controllers, and there is a cost merit.

また、上述の如く共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、双方向の電気光学変調器として使用することができるので、例えば図12に示す波長走査型ファイバレーザ光源20’のように、図11に示した波長走査型ファイバレーザ光源20における光増幅器12として、どちらの偏光に対しても、どちらの方向に対しても増幅できるSOA等の双方向光増幅器12’を用い、上記光学カップラ14に替えて全反射ミラー14Aとハーフミラー14Bを設け、上述の近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を双方向で使用する構成とすることもできる。   Further, as described above, the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 can be used as a bi-directional electro-optic modulator, and thus, for example, a wavelength scanning fiber laser light source 20 ′ shown in FIG. Further, as the optical amplifier 12 in the wavelength scanning fiber laser light source 20 shown in FIG. 11, a bidirectional optical amplifier 12 ′ such as SOA that can amplify both polarizations in either direction is used. A total reflection mirror 14A and a half mirror 14B are provided in place of the optical coupler 14, and one confocal ring-type resonant Fabry-Perot functioning as two Fabry-Perot resonators having different modulation degrees in the above-mentioned adjacent FSRp and FSRs. The electro-optic modulator 11 may be configured to be used in both directions.

この波長走査型ファイバレーザ光源20’では、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16A’を介して取り出される光が第2のPBSカップラ184を通過して全反射ミラー14Aに入射され、この全反射ミラー14Aにより反射された光が上記第2のPBSカップラ184を通過して上記入出射側光学系16A’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射され、また、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16B’を介して取り出される光が第1のPBSカップラ181及び第1及び偏光変換器182を通過して双方向光増幅器12’に入射され、この双方向光増幅器12’により増幅された光がハーフミラー14Bに入射され、このハーフミラー14Bで反射された光が上記双方向光増幅器12’に入射され、この双方向光増幅器12’により増幅された光が上記第1及び偏光変換器182及び第1のPBSカップラ181を介して上記入出射側光学系16B’から上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射されることにより発振し、上記ハーフミラー14Bを介してレーザ光が取り出される。   In this wavelength scanning fiber laser light source 20 ′, all the light extracted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 through the incident / exit optical system 16 A ′ passes through the second PBS coupler 184. The light incident on the reflection mirror 14A and reflected by the total reflection mirror 14A passes through the second PBS coupler 184 and passes through the incident / exit side optical system 16A ′, so that the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electricity Light that is incident on the optical modulator 11 and is extracted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the input / output optical system 16B ′ is the first PBS coupler 181 and the first and polarized light. The light that passes through the converter 182 and enters the bidirectional optical amplifier 12 ′ and is amplified by the bidirectional optical amplifier 12 ′ is half mirror 14B. The light incident and reflected by the half mirror 14B is incident on the bidirectional optical amplifier 12 ′, and the light amplified by the bidirectional optical amplifier 12 ′ is the first and polarization converters 182 and the first PBS. The laser beam is oscillated by being incident on the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 from the incident / exit side optical system 16B ′ via the coupler 181 and the laser light is extracted via the half mirror 14B.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光210’では、上述の近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を双方向で使用することにより、光がファイバーループを一周する間に、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11からなるFSR1のファブリペロー共振器とFSR2のファブリペロー共振器を2回ずつ通過することになり、バーニア効果としての光フィルタの分解能を向上させることができ、波長の選択がより強まり、線幅の狭い、コヒーレントレングスの長くすることができる。なお、双方向光増幅器12はループ中のどの位置に挿入してもよく、例えば、第2の偏光変換器183の前段又は後段に挿入すれば、光がファイバーループを一周する間、すなわち、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11からなるFSR1のファブリペロー共振器とFSR2のファブリペロー共振器を2回ずつ通過する間に2回光増幅できるので、SN的に有利になる。   In the wavelength-scanning fiber laser beam 210 ′ having such a configuration, one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic that functions as two Fabry-Perot resonators having different modulation degrees in the above-mentioned adjacent FSRp and FSRs. By using the modulator 11 in both directions, the FSR1 Fabry-Perot resonator and the FSR2 Fabry-Perot resonator comprising the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 while the light goes around the fiber loop. 2 is passed twice, so that the resolution of the optical filter as the vernier effect can be improved, the wavelength selection becomes stronger, the line width is narrow, and the coherent length can be increased. The bidirectional optical amplifier 12 may be inserted at any position in the loop. For example, if the bidirectional optical amplifier 12 is inserted before or after the second polarization converter 183, the light goes around the fiber loop, that is, is shared. Since it can be amplified twice while passing through the Fabry-Perot resonator of FSR1 and the Fabry-Perot resonator of FSR2 composed of the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 at the focal point, it is advantageous for SN.

また、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11は、双方向の電気光学変調器として使用することができるので、例えば図13に示す波長走査型ファイバレーザ光源30のように、近接したFSRp,FSRsを有する1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に対して入出射側光学系16A’及び入出射側光学系36Bを介して光を入出射するようにして、入出射側光学系16A’を介して出射された光は第1の光ファイバーループ31を介して上記入出射側光学系16A’に入射し、入出射側光学系16B’を介して出射された光は第2の光ファイバーループ32を介して上記入出射側光学系16B’に入射する構成とすることもできる。   Further, since the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 can be used as a bidirectional electro-optic modulator, the proximity scanning fiber laser light source 30 shown in FIG. The light is incident / exited to / from one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 having the FSRp and FSRs via the incident / exit side optical system 16A ′ and the incident / exit side optical system 36B. The light emitted through the entrance / exit side optical system 16A ′ enters the entrance / exit side optical system 16A ′ via the first optical fiber loop 31 and exits through the entrance / exit side optical system 16B ′. The light may be incident on the incident / exit optical system 16B ′ via the second optical fiber loop 32.

この波長走査型ファイバレーザ光源30では、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16A’を介して出射された光が、第1のPBSカップラ311によりP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離され、分離されたP偏光成分の光が第1の偏光変換器312により偏光方向を90°回転されS偏光成分の光に変換されて光増幅器12に入射され、この光増幅器12により増幅されたS偏光成分の光がアイソレータ13及び光学カップラ14を介して上記第1のPBSカップラ311に戻されるように上記第1の光ファイバーループ31が構成されており、上記第1のPBSカップラ311から上記入出射側光学系16A’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射される。また、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16B’を介して出射された光が、第2のPBSカップラ321によりP偏光成分の光とS偏光成分の光に分離され、分離されたP偏光成分の光とS偏光成分の光を第2の偏光変換器322により偏光方向を90°回転させて、上記第2のPBSカップラ321により合成するように第2の光ファイバーループ32が構成されており、上記第2のPBSカップラ321による合成光が上記入出射側光学系16B’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射される。   In the wavelength scanning fiber laser light source 30, the light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 through the incident / exit side optical system 16 A ′ is P-polarized by the first PBS coupler 311. The P-polarized component light is separated into component light and S-polarized component light, and the polarization direction is rotated by 90 ° by the first polarization converter 312 and converted into S-polarized component light. The first optical fiber loop 31 is configured such that the light of the S-polarized component incident and amplified by the optical amplifier 12 is returned to the first PBS coupler 311 via the isolator 13 and the optical coupler 14. From the first PBS coupler 311 to the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the input / output side optical system 16A ′. It is. In addition, the light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 through the incident / exit side optical system 16B ′ is reflected by the second PBS coupler 321 into P-polarized component light and S-polarized component light. The P-polarized component light and the S-polarized component light separated into light are rotated by 90 ° by the second polarization converter 322 and synthesized by the second PBS coupler 321. Two optical fiber loops 32 are configured, and the combined light from the second PBS coupler 321 is incident on the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the incident / exit-side optical system 16B ′. The

すなわち、この波長走査型ファイバレーザ光源30では、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11の入出射側光学系16A’を介して出射された光が、上記第1の光ファイバーループ31において光増幅器12により増幅されて上記入出射側光学系16A’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射され、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16B’を介して出射された光が上記第2の光ファイバーループにおいて偏光方向が90°回転されて上記入出射側光学系16B’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射されるように光ファイバーループが構成されている。   That is, in the wavelength scanning fiber laser light source 30, the light emitted through the incident / exit side optical system 16 A ′ of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 is converted into the first optical fiber loop 31. And is incident on the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the incident / exit-side optical system 16A ′, and the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator. The light emitted from 11 through the incident / exit side optical system 16B ′ is rotated by 90 ° in the polarization direction in the second optical fiber loop, and the confocal ring-type resonance is performed through the incident / exit side optical system 16B ′. An optical fiber loop is configured to be incident on the Fabry-Perot electro-optic modulator 11.

この波長走査型ファイバレーザ光源30では、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を双方向の電気光学変調器として用いて、極めてノイズの小さい単光性の光を発生する狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できる。   In this wavelength scanning fiber laser light source 30, a single confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which direct reflected light Lr with respect to incident light Lin does not return to the incident side is used as a bidirectional electro-optic modulator. By using this, it is possible to continuously scan the wavelength of a light source having a narrow band spectrum that generates monochromatic light with extremely low noise in a wide band at high speed.

なお、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16B’を介して出射された光の偏光方向を90°回転させて上記入出射側光学系16B’を介して上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に戻す上記第1の光ファイバーループに替えて、図14に示す波長走査型ファイバレーザ光源30’のように、ファラデーローテータ323と全反射ミラー324を用いることもできる。   The polarization direction of the light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the incident / exit side optical system 16B ′ is rotated by 90 ° and the incident / exit side optical system 16B ′. In place of the first optical fiber loop returned to the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11, a Faraday rotator 323 and a total reflection mirror are used as in a wavelength scanning fiber laser light source 30 'shown in FIG. 324 can also be used.

この波長走査型ファイバレーザ光源30’は、図13に示した波長走査型ファイバレーザ光源30を改良したものであって、第2の光ファイバーループ32をファラデーローテータ323と全反射ミラー324に置き換えた以外は、上記波長走査型ファイバレーザ光源30と同様であるので、同一の構成要素に同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。   This wavelength scanning fiber laser light source 30 ′ is an improvement on the wavelength scanning fiber laser light source 30 shown in FIG. 13 except that the second optical fiber loop 32 is replaced with a Faraday rotator 323 and a total reflection mirror 324. Is the same as that of the wavelength scanning fiber laser light source 30 described above, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

この波長走査型ファイバレーザ光源30’では、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16B’を介して出射された光がファラデーローテータ323により偏光方向が45°回転されて全反射ミラー324に入射され、この全反射ミラー324で全反射された光が上記ファラデーローテータ323によりさらに偏光方向が45°回転されて上記入出射側光学系16B’から上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射される。   In this wavelength scanning fiber laser light source 30 ′, the light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 through the incident / exit side optical system 16 B ′ has a polarization direction of 45 ° by the Faraday rotator 323. The light rotated and incident on the total reflection mirror 324 is totally reflected by the total reflection mirror 324, and the polarization direction is further rotated by 45 ° by the Faraday rotator 323 so that the confocal light is incident from the incident / exit side optical system 16B ′. The light is incident on the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11.

この波長走査型ファイバレーザ光源30’においても、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない1台の共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11を双方向の電気光学変調器として用いて、極めてノイズの小さい単光性の光を発生する狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できる。   Also in this wavelength scanning fiber laser light source 30 ′, one confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 in which the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side is bidirectionally modulated. It can be used as a scanner and can continuously scan the wavelength of a light source having a narrow band spectrum that generates monochromatic light with extremely low noise in a wide band at high speed.

さらに、例えばSOA等の光増幅器はどちらの偏光に対しても、どちらの方向に対しても増幅できるので、例えば、図15に示す波長走査型ファイバレーザ光源40のように、SOA等の双方向光増幅器31を備えることにより、光ファイバーループを1周する間に2度光増幅を行うことができる。   Further, for example, an optical amplifier such as an SOA can amplify both polarizations in either direction. For example, as in the wavelength scanning fiber laser light source 40 shown in FIG. By providing the optical amplifier 31, optical amplification can be performed twice during one round of the optical fiber loop.

この図15に示す波長走査型ファイバレーザ光源40は、図14に示した波長走査型ファイバレーザ光源30’を改良したものであって、第1の光ファイバーループ31を双方向光増幅器41とファラデーローテータ42とハーフミラー43に置き換えた以外は、上記波長走査型ファイバレーザ光源30’と同様であるので、同一の構成要素に同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The wavelength scanning fiber laser light source 40 shown in FIG. 15 is an improved version of the wavelength scanning fiber laser light source 30 ′ shown in FIG. 14, and the first optical fiber loop 31 is replaced with a bidirectional optical amplifier 41 and a Faraday rotator. Since it is the same as that of the wavelength scanning fiber laser light source 30 ′ except that it is replaced with 42 and the half mirror 43, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

この波長走査型ファイバレーザ光源40では、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11から入出射側光学系16A’を介して出射された光が双方向光増幅器41により増幅され、ファラデーローテータ42により偏光方向が45°回転されてとハーフミラー43に入射され、このハーフミラー43により反射された光がファラデーローテータ42により偏光方向がさらに45°回転されて双方向光増幅器41に入射され、この双方向光増幅器41により増幅された光が上記入出射側光学系16A’から上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11に入射されることより発振し、上記ハーフミラー43を介してレーザ光が取り出される。   In this wavelength scanning fiber laser light source 40, the light emitted from the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 via the incident / exit side optical system 16A ′ is amplified by the bidirectional optical amplifier 41, and the Faraday When the polarization direction is rotated by 45 ° by the rotator 42, it enters the half mirror 43, and the light reflected by the half mirror 43 is further rotated by 45 ° by the Faraday rotator 42 and enters the bidirectional optical amplifier 41. The light amplified by the bidirectional optical amplifier 41 oscillates by being incident on the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 from the incident / exit optical system 16A ′, and the half mirror 43 is caused to oscillate. The laser beam is taken out through.

また、共焦点の共振ファブリペロー電気光学変調器では、入射光の入射方向を調整することにより、V字共振を得ることができ、例えば図16に示す共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51のように、電気光学結晶510を内在するファブリペロー共振器を共焦点となるように各凹面鏡511,512の曲率を設定するとともに、入射光Linの入射方向を調整することで、入射光Linの直接反射光Lrが入射方向に戻ることなく、出射光Loutが入射方向に戻るようにしたV字共振を得ることができる。   Further, in the confocal resonant Fabry-Perot electro-optic modulator, V-shaped resonance can be obtained by adjusting the incident direction of incident light. For example, the confocal V-shaped resonant Fabry-Perot electro-optic modulation shown in FIG. The curvature of each concave mirror 511, 512 is set so that the Fabry-Perot resonator containing the electro-optic crystal 510 is confocal, as in the case 51, and the incident light Lin is adjusted to adjust the incident direction of the incident light Lin. V-shaped resonance in which the outgoing light Lout returns in the incident direction without the direct reflected light Lr of Lin returning in the incident direction can be obtained.

そこで、入射光の直接反射光が入射方向に戻ることなく、出射光が入射方向に戻るようにしたV字共振を得ることができる共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51を用いることにより、例えば図17に示すようなリニヤ共振型の波長走査型ファイバレーザ光源50を構成することができる。   Therefore, a confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 that can obtain a V-shaped resonance in which outgoing light returns in the incident direction without direct reflection of incident light returning in the incident direction is used. Thus, for example, a linear resonance type wavelength scanning fiber laser light source 50 as shown in FIG. 17 can be configured.

この波長走査型ファイバレーザ光源50は、2台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51A,51Bと、一方のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51Aに入出射側光学系52Aを介して光ファイバ接続された双方向光増幅器53と、他方のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51Bに入出射側光学系52Bを介して光ファイバ接続された光カップラ54と、上記2台のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51A,51Bの内の一方、ここではV型共振ファブリペロー電気光学変調器51Aの共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部55とを備え、上記双方向光増幅器53と光カップラ54とが光ファイバ接続されている。   This wavelength scanning fiber laser light source 50 includes two confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulators 51A and 51B, and one V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51A with an input / output side optical system 52A. A bi-directional optical amplifier 53 connected through an optical fiber, an optical coupler 54 connected to the other V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51B through an optical system 52B, and the above two units. One of the V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulators 51A and 51B, here, a resonator length control unit 55 that periodically changes the resonator length of the V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51A within a certain range. The bidirectional optical amplifier 53 and the optical coupler 54 are optically connected.

上記2台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51A,51Bは、近接したFSR(Free spectral range)を有するもので、それぞれ波長選択フィルタとして機能する。そして、上記2台の共焦点のV型ファブリペロー共振器51A,51Bの内の少なくとも一方、ここではファブリペロー共振器51Aは、共振器長を可変することにより選択波長を可変することのできるようになっている。   The two confocal V-shaped resonant Fabry-Perot electro-optic modulators 51A and 51B have FSRs (Free spectral ranges) close to each other, and each function as a wavelength selection filter. Then, at least one of the two confocal V-shaped Fabry-Perot resonators 51A and 51B, here, the Fabry-Perot resonator 51A can change the selected wavelength by changing the resonator length. It has become.

そして、上記近接したFSRを有する2台のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51A,51Bは、一方のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51Aの共振器長を可変することにより、そのバーニア効果により選択波長を可変することのできる狭帯域の波長選択特性を有するバンドパスフィルタとして機能する。   The two V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulators 51A and 51B having the FSRs close to each other can change their vernier effect by changing the resonator length of one V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51A. Therefore, it functions as a band pass filter having a narrow band wavelength selection characteristic that can change the selection wavelength.

この波長走査型ファイバレーザ光源50では、上記近接したFSRを有する2台のV型ファブリペロー共振器51A,51Bによるバンドパスフィルタを通過した光が、上記V型ファブリペロー共振器51A,51Bの間を往復する際に発振波長に利得を有する双方向光増幅器53で増幅されることによって発振する。そして、この波長走査型ファイバレーザ光源50では、上記V型ファブリペロー共振器51Aの共振器長を共振器長制御部55により一定範囲で周期的に変化させることによって、発振波長が周期的に変化し、光学カップラ54を介して取り出されるレーザ光の波長が周期的に変化するようになっている。   In this wavelength scanning fiber laser light source 50, the light passing through the band-pass filter by the two V-type Fabry-Perot resonators 51A and 51B having the adjacent FSRs is between the V-type Fabry-Perot resonators 51A and 51B. Oscillates by being amplified by the bidirectional optical amplifier 53 having a gain in the oscillation wavelength when reciprocating through. In this wavelength scanning fiber laser light source 50, the oscillation wavelength is periodically changed by periodically changing the resonator length of the V-type Fabry-Perot resonator 51A by a resonator length control unit 55 within a certain range. In addition, the wavelength of the laser light extracted through the optical coupler 54 is changed periodically.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光源50では、光ファイバ接続された光路を長くすることで共振長を長くすることができ、これによりレーザ全体の縦モード間隔を狭くして、共振長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができ、厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタの選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる。   In the wavelength scanning fiber laser light source 50 having such a configuration, the resonance length can be increased by increasing the length of the optical path connected to the optical fiber, thereby reducing the longitudinal mode interval of the entire laser and reducing the resonance length. The effect of mode hopping can be eliminated without changing, and strictly speaking, it is not single mode oscillation, but by changing the selected wavelength of the bandpass filter, the wavelength can be tuned continuously in a pseudo manner. Can do.

この波長走査型ファイバレーザ光源50では、狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査でき、しかも、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51をファブリペロー共振器51A,51Bに用いているので、アイソレータを省略することができ、光アイソレータにおける光損失によるノイズの上昇を小さくすることができる。   In this wavelength scanning fiber laser light source 50, the wavelength of a light source having a narrow band spectrum can be continuously scanned at a high speed in a wide band, and the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side. Since the focal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 is used for the Fabry-Perot resonators 51A and 51B, the isolator can be omitted, and the increase in noise due to optical loss in the optical isolator can be reduced.

上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51においても、上記共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器51と同様に、凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置することによって、長さの差でFSRの差を細かく設定することができる。   Similarly to the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51, the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 includes two electro-optic crystals so that the C-axis is orthogonal between the concave mirrors. By arranging, the difference in FSR can be set finely by the difference in length.

また、上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51は、偏光方向によってFSRが異なり、また、c軸方向の偏光に対して電気光学変調が強くかかるので、例えば、図18に示すように、1台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51でリニヤ共振型の波長走査型ファイバレーザ光源60を構成することができる。   Further, the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 has different FSR depending on the polarization direction, and the electro-optic modulation is strongly applied to the polarized light in the c-axis direction. For example, as shown in FIG. In addition, a linear resonance type wavelength scanning fiber laser light source 60 can be configured by one confocal V-type resonance Fabry-Perot electro-optic modulator 51.

この波長走査型ファイバレーザ光源60は、図17に示した波長走査型ファイバレーザ光源50を改良したもので、1台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51と、このV型共振ファブリペロー電気光学変調器51に入出射側光学系52を介して光ファイバ接続された双方向光増幅器53と、この双方向光増幅器53に光ファイバ接続されたファラデーローテータ64と、このファラデーローテータ64に光ファイバ接続されたハーフミラー65を備える。   This wavelength-scanning fiber laser light source 60 is an improvement of the wavelength-scanning fiber laser light source 50 shown in FIG. 17, and includes one confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 and the V-type resonance. A bidirectional optical amplifier 53 optically connected to the Fabry-Perot electro-optic modulator 51 via an input / output optical system 52, a Faraday rotator 64 optically connected to the bidirectional optical amplifier 53, and the Faraday rotator 64 A half mirror 65 connected to the optical fiber is provided.

この波長走査型ファイバレーザ光源60では、上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51から入出射側光学系52を介して出射された光が双方向光増幅器53により増幅され、ファラデーローテータ64により偏光方向が45°回転されてとハーフミラー65に入射され、このハーフミラー65により反射された光がファラデーローテータ65により偏光方向がさらに45°回転されて双方向光増幅器53に入射され、この双方向光増幅器53により増幅された光が上記入出射側光学系52から上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51に入射される。   In this wavelength scanning fiber laser light source 60, the light emitted from the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 through the incident / exit side optical system 52 is amplified by the bidirectional optical amplifier 53, and is Faraday rotator. When the polarization direction is rotated by 45 ° by 64, the light is incident on the half mirror 65, and the light reflected by the half mirror 65 is further rotated by 45 ° by the Faraday rotator 65 and incident on the bidirectional optical amplifier 53. The light amplified by the bidirectional optical amplifier 53 enters the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 from the incident / exit side optical system 52.

この波長走査型ファイバレーザ光源50において、上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51は、偏光方向によってFSRが異なり、また、c軸方向の偏光に対して電気光学変調が強くかかるので、入射光すなわち上記合成光を構成しているP偏光成分の光とS偏光成分の光に対して、近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する。   In this wavelength scanning fiber laser light source 50, the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 has different FSR depending on the polarization direction, and electro-optic modulation is strongly applied to the polarization in the c-axis direction. , It functions as two Fabry-Perot resonators having different degrees of modulation in the adjacent FSRp and FSRs with respect to incident light, that is, P-polarized component light and S-polarized component light constituting the combined light.

上記近接したFSRp、FSRsで変調度の異なる2台のファブリペロー共振器として機能する1台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51は、波長選択フィルタとして機能し、P偏光及びS偏光の相対的共振器長を可変することにより、そのバーニア効果により選択波長を可変することのできる狭帯域の波長選択特性を有するバンドパスフィルタとして機能する。   The one confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 that functions as two Fabry-Perot resonators having different modulation degrees in the adjacent FSRp and FSRs functions as a wavelength selection filter, and includes P-polarized light and S-polarized light. By varying the relative resonator length of the polarized light, it functions as a bandpass filter having a narrow band wavelength selection characteristic that can vary the selected wavelength by its vernier effect.

この波長走査型ファイバレーザ光源60では、上記共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51の出射光が、上記ハーフミラー65により反射されて当該共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51に戻され、発振波長に利得を有する双方向光増幅器53で増幅されることによって発振する。そして、この波長走査型ファイバレーザ光源60では、上記V型共振ファブリペロー電気光学変調器51のP偏光及びS偏光の相対的共振器長を共振器長制御部55により一定範囲で周期的に変化させることによって、発振波長が周期的に変化し、上記ハーフミラーを介して取り出されるレーザ光の波長が周期的に変化するようになっている。   In the wavelength scanning fiber laser light source 60, the light emitted from the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 is reflected by the half mirror 65 and the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator. It returns to 51 and oscillates by being amplified by the bidirectional optical amplifier 53 having a gain at the oscillation wavelength. In the wavelength scanning fiber laser light source 60, the relative resonator lengths of the P-polarized light and the S-polarized light of the V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 are periodically changed within a certain range by the resonator length control unit 55. By doing so, the oscillation wavelength changes periodically, and the wavelength of the laser beam extracted through the half mirror changes periodically.

このような構成の波長走査型ファイバレーザ光源60では、光ファイバ接続された光路を長くすることで共振長を長くすることができ、これによりレーザ全体の縦モード間隔を狭くして、共振長を変化させることなく、モードホップの影響をなくすることができ、厳密には単一モード発振ではないが、バンドパスフィルタの選択波長を変化させるだけで、擬似的に連続して波長可変を行うことができる。   In the wavelength scanning fiber laser light source 60 having such a configuration, the resonance length can be increased by increasing the length of the optical path connected to the optical fiber, thereby reducing the longitudinal mode interval of the entire laser and reducing the resonance length. The effect of mode hopping can be eliminated without changing, and strictly speaking, it is not single mode oscillation, but by changing the selected wavelength of the bandpass filter, the wavelength can be tuned continuously in a pseudo manner. Can do.

したがって、この波長走査型ファイバレーザ光源60では、入射光Linに対する直接の反射光Lrが入射側に戻らない1台の共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51を用いて、極めてノイズの小さい単光性の光を発生する狭帯域のスペクトルを持つ光源の波長を広い帯域で高速、且つ連続的に走査できる。   Therefore, this wavelength scanning fiber laser light source 60 uses a single confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 in which the direct reflected light Lr with respect to the incident light Lin does not return to the incident side. The wavelength of a light source having a narrow band spectrum that generates small monochromatic light can be continuously scanned at a high speed in a wide band.

ここで、以上説明した発明の実施の形態では、共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器11(11A,11B)、あるいは、共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器51(51A,51B)を用いて構成した波長走査型レーザ光源について説明したが、リング型共振ファブリペロー電気光学変調器11(11A,11B)やV型共振ファブリペロー電気光学変調器51(51A,51B)では、単一横モードに光をカップルさせることができれば原理的には共焦点でなくてもよい。   Here, in the embodiment of the invention described above, the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 (11A, 11B) or the confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 (51A, 51A, 51B). 51B), the wavelength-scanning laser light source configured by using the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 (11A, 11B) and the V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 (51A, 51B) In principle, the light beam may not be confocal as long as light can be coupled to the single transverse mode.

すなわち、上記リング型共振ファブリペロー電気光学変調器11(11A,11B)やV型共振ファブリペロー電気光学変調器51(51A,51B)として、空間のファブリペロー電気光学変調器を用いることもできる。   That is, a spatial Fabry-Perot electro-optic modulator can also be used as the ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 11 (11A, 11B) or the V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 51 (51A, 51B).

空間のファブリペロー電気光学変調器を用いるとロスが減り、フィネスが大きくなる利点がある。光導路ではロスは1台あたり7dB程度あり、フィネスは50程度が最大であるが、空間型でロスは1dB程度、フィネスは400程度が可能となる。この場合、ロスの低減によるSN比の向上がはかられ、フィネスの向上は波長フィルタとしての分解能を高めるので、波長可変レーザのコヒーレントレングスを大きくすることができる。   Using a spatial Fabry-Perot electro-optic modulator has the advantage of reducing loss and increasing finesse. In the optical path, the loss is about 7 dB per unit and the finesse is about 50, but the loss is about 1 dB and the finesse is about 400 in the spatial type. In this case, the SN ratio is improved by reducing the loss, and the finesse improvement increases the resolution as a wavelength filter, so that the coherent length of the wavelength tunable laser can be increased.

そして、上記空間のファブリペロー電気光学変調器を「リング型」あるいは「V字型」とすることで直接反射を防ぐことができ、これによりアイソレータの数を減らすことができる。   Further, by making the Fabry-Perot electro-optic modulator in the space “ring-type” or “V-shaped”, direct reflection can be prevented, thereby reducing the number of isolators.

「リング型」あるいは「V字型」のファブリペロー電気光学変調器は、単一横モードに光をカップルさせることができれば原理的には共焦点でなくても可能であるが、共焦点でない場合、わずかな調整の不備で単一横モードに光をカップルさせることができないと、不要な横モードが現れ、それが希望するモードの周波数と異なるので、バーニア効果を乱すことになる。共焦点の「リング型」あるいは「V字型」のファブリペロー電気光学変調器では、横モードの共振周波数が縮退するので、調整の不備があったとしても不要なモードが現れることなく使用することができる。   A "ring-type" or "V-shaped" Fabry-Perot electro-optic modulator is theoretically not confocal as long as it can couple light into a single transverse mode. If the light cannot be coupled into a single transverse mode with slight adjustments, the unwanted transverse mode will appear and will be different from the desired mode frequency, thus disturbing the vernier effect. In a confocal "ring-type" or "V-shaped" Fabry-Perot electro-optic modulator, the resonance frequency of the transverse mode is degenerated, so even if there is a lack of adjustment, use it without causing unnecessary modes. Can do.

ここで、図19に示すような測定系200を構築して、バーニア効果による波長走査型光源10から出力されるレーザ光の波長を干渉計210にて測定して、上記バンドパスフィルタを構成する2台のファブリペロー共振器11A,11Bの内の一方のファブリペロー共振器11Aの共振器長を変化させる共振器長制御部15により与える走査信号電圧とレーザ周波数との関係を求めた結果を図20の(A)に示し、また、その測定値の直線近似値からのずれ量をプロットした結果を図20の(B)に示す。図20の(A)、(B)の各横軸は走査信号電圧であり、図20の(A)の縦軸は測定結果として得られた波長に対応するレーザ周波数であり、図20の(B)の縦軸はそのレーザ周波数測定値の直線近似値からのずれ量である。   Here, a measurement system 200 as shown in FIG. 19 is constructed, and the wavelength of the laser beam output from the wavelength scanning light source 10 due to the vernier effect is measured by the interferometer 210 to constitute the bandpass filter. FIG. 6 shows the result of obtaining the relationship between the scanning signal voltage provided by the resonator length control unit 15 that changes the resonator length of one Fabry-Perot resonator 11A of the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B and the laser frequency. FIG. 20B shows the result of plotting the deviation of the measured value from the linear approximation value. 20A and 20B, the horizontal axis represents the scanning signal voltage, and the vertical axis in FIG. 20A represents the laser frequency corresponding to the wavelength obtained as a measurement result. The vertical axis of B) is the amount of deviation of the laser frequency measurement value from the linear approximation value.

また、上記共振器長制御部15がファブリペロー共振器11Aに与える走査信号の波形と干渉計210にて得られる干渉信号の波形を観測したところ、図21の(A)、(B),(C)に示すように、走査信号の波形(三角波、正弦波、鋸歯状波)に追従した干渉信号の波形が得られた。   Further, when the waveform of the scanning signal given to the Fabry-Perot resonator 11A by the resonator length control unit 15 and the waveform of the interference signal obtained by the interferometer 210 are observed, (A), (B), ( As shown in C), an interference signal waveform following the scanning signal waveform (triangular wave, sine wave, sawtooth wave) was obtained.

ここで、上記図19に示した測定系200では、波長走査型ファイバレーザ光源10の光増幅器12にはSOA(半導体光アンプ)を用い、また、遅延線18として1kmのSMファイバーとファラデーミラーとPBSカップラを用いた遅延線を挿入した。さらに、同期したファンクションジェネレーター2チャンネルを共振器長制御部15として用いて、それぞれのファブリペロー共振器11A,11Bに対して任意の波形で変調ができるようにした。   Here, in the measurement system 200 shown in FIG. 19, an SOA (semiconductor optical amplifier) is used as the optical amplifier 12 of the wavelength scanning fiber laser light source 10, and a 1 km SM fiber and a Faraday mirror are used as the delay line 18. A delay line using a PBS coupler was inserted. Further, the synchronized function generator 2 channels are used as the resonator length control unit 15 so that the Fabry-Perot resonators 11A and 11B can be modulated with arbitrary waveforms.

この測定系200では、光増幅器12にSOAを用いたことで波長可変範囲が大きくなっている。すなわち、図20の(A)は一方のファブリペロー共振器11Aのバイアスに電圧を加えてレーザの周波数(波長)変化を測定した結果を示しているが、データをみると波長可変が10THzに達したことがわかる。10THzはおよそ80nmであり、これは図29の系で得た図30の実験データ33nmよりも大きい。ここでは、温度の条件として2台のファブリペロー共振器11A,11Bの温度差が8度に設定されている。   In the measurement system 200, the wavelength tunable range is increased by using the SOA for the optical amplifier 12. 20A shows the result of measuring the change in the frequency (wavelength) of the laser by applying a voltage to the bias of one Fabry-Perot resonator 11A. Looking at the data, the variable wavelength reaches 10 THz. You can see that 10 THz is approximately 80 nm, which is larger than the experimental data 33 nm of FIG. 30 obtained by the system of FIG. Here, as a temperature condition, the temperature difference between the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B is set to 8 degrees.

また、この測定系200では、波長走査型ファイバレーザ光源10に遅延線18を入れることにより100kHzの整数倍で変調が可能になっている。1kmのSMファイバーとファラデーミラーとPBSカップラを用いた遅延線の場合、光がファイバーを往復するので、2kmの遅延線と等価になる。図21のデータは走査周波数200kHzでのデータであり、温度の条件も同じ8度とした。走査範囲は10THzである。   Further, in this measurement system 200, modulation is possible at an integral multiple of 100 kHz by inserting a delay line 18 into the wavelength scanning fiber laser light source 10. In the case of a delay line using a 1 km SM fiber, a Faraday mirror, and a PBS coupler, light travels back and forth through the fiber, which is equivalent to a 2 km delay line. The data in FIG. 21 is data at a scanning frequency of 200 kHz, and the temperature condition is the same 8 degrees. The scanning range is 10 THz.

さらにこのとき、同期した2チャンネルのファンクションジェネレーターを共振器長制御部15として用いて、それぞれのファブリペロー共振器11A,11Bに対して反転した走査信号を加えることにより、波長の変化の方向にかかわらず図21のように良好な変調が得られた。一方のファブリペロー共振器11Aだけに100kHzを超える走査信号を加えた場合、波長の変化の方向によって光強度が異なったり、レーザー発振しなくなるなど不具合が生じたりしましたが、それぞれのファブリペロー共振器11A,11Bに対して反転した走査信号を加えることで、それらの不具合の程度は格段に減少した。これにより走査周波数は少なくとも1MHzまでは確認できた。   Further, at this time, by using a synchronized two-channel function generator as the resonator length control unit 15 and applying an inverted scanning signal to each of the Fabry-Perot resonators 11A and 11B, the wavelength change direction is affected. Good modulation was obtained as shown in FIG. When a scanning signal exceeding 100 kHz was applied to only one Fabry-Perot resonator 11A, the light intensity varied depending on the direction of change in wavelength, or problems such as laser oscillation stopped. By adding an inverted scanning signal to 11A and 11B, the degree of these problems was greatly reduced. Thereby, the scanning frequency could be confirmed up to at least 1 MHz.

なお、それぞれのファブリペロー共振器11A,11Bに対して反転した走査信号を加える場合、特に高速走査周波数(1MHzぐらい)では、2台のファブリペロー共振器11A,11Bの間の距離を無視できないので、それぞれのファブリペロー共振器11A,11Bに対して加える反転した走査信号の間の位相差を調整する必要がある。   When an inverted scanning signal is applied to each Fabry-Perot resonator 11A, 11B, the distance between the two Fabry-Perot resonators 11A, 11B cannot be ignored, particularly at a high scanning frequency (about 1 MHz). It is necessary to adjust the phase difference between the inverted scanning signals applied to the respective Fabry-Perot resonators 11A and 11B.

上記測定結果から明らかなように、バーニア効果による波長走査型光源10におけるレーザ周波数は、共振器長制御部15による走査信号電圧にほぼ比例する。   As is apparent from the above measurement results, the laser frequency in the wavelength scanning light source 10 due to the vernier effect is substantially proportional to the scanning signal voltage by the resonator length control unit 15.

すなわち、バーニア効果による波長走査型光源10は、その光の波長が入力電圧信号に比例する。したがって、例えば入力電気信号として直線的な鋸歯状波などで変調すれば、鋸歯状の波長の変調が可能である。特に電気的なEO効果によって波長を操作することができるので、機械的な変調で起こるヒステリシスなどもない。   That is, in the wavelength scanning light source 10 by the vernier effect, the wavelength of the light is proportional to the input voltage signal. Therefore, for example, if the input electric signal is modulated by a linear sawtooth wave or the like, the sawtooth wavelength can be modulated. In particular, since the wavelength can be controlled by an electrical EO effect, there is no hysteresis caused by mechanical modulation.

また、バーニア効果による波長走査型光源10は、電気的信号を調整し非線形なノコギリ波にすることで、波数について時間的に等間隔であるような、ノコギリ波状の変調が可能である。   Further, the wavelength scanning light source 10 based on the vernier effect is capable of modulation in a sawtooth waveform such that the wave number is equally spaced in time by adjusting an electrical signal to a non-linear sawtooth wave.

すなわち、αを定数とすると、電圧Vに対する波長は、
λ=α・V+λ
である。一方、光の波数Kは、
K=2π/λ=2π/(α・V+λ)
であるので、任意の時間に対する関数K(t)である波数を実現するには電圧の時間に対する関数V(t)を
V(t)=(2π/K(t)−λ)/α
とすればよい。
That is, when α is a constant, the wavelength with respect to the voltage V is
λ = α · V + λ 0
It is. On the other hand, the wave number K of light is
K = 2π / λ = 2π / (α · V + λ 0 )
Therefore, in order to realize the wave number which is the function K (t) for an arbitrary time, the function V (t) for the voltage time is expressed as V (t) = (2π / K (t) −λ 0 ) / α
And it is sufficient.

そこで、上記波長走査型ファイバレーザ光源10では、上記バンドパスフィルタを構成する2台のファブリペロー共振器11A,11Bの内の少なくとも一方のファブリペロー共振器11Aの共振器長を共振器長制御部15により一定範囲で周期的に変化させることによって、光学カップラ14を介して取り出されるレーザ光の波長を周期的に走査するにあたり、予め、上記共振器長制御部15が上記ファブリペロー共振器11Aに与える走査信号の波形を調整し、光カップラ14を介して取り出されるレーザ光の波数が時間に対して線形になるように校正することによって、波数が時間に対して線形なレーザ光を光カップラ14を介して得ることができる。   Therefore, in the wavelength scanning fiber laser light source 10, the resonator length control unit sets the resonator length of at least one Fabry-Perot resonator 11A out of the two Fabry-Perot resonators 11A and 11B constituting the bandpass filter. In order to periodically scan the wavelength of the laser light extracted via the optical coupler 14 by periodically changing the frequency of the laser beam 15 through the optical coupler 14, the resonator length control unit 15 is previously connected to the Fabry-Perot resonator 11A. By adjusting the waveform of the scanning signal to be applied and calibrating so that the wave number of the laser light extracted via the optical coupler 14 is linear with respect to time, the laser light having a wave number linear with respect to time is converted into the optical coupler 14. Can be obtained through.

例えば、図22に示す波長走査型ファイバレーザ光源10のように、波数が時間に対して線形なレーザ光を得るための校正データを共振器長制御部15がROM15Aから読み出して走査信号の波形を生成する構成とすることにより、波数が時間に対して線形なレーザ光を光カップラ14を介して得ることができる。   For example, like the wavelength scanning fiber laser light source 10 shown in FIG. 22, the resonator length control unit 15 reads calibration data for obtaining laser light whose wave number is linear with respect to time from the ROM 15A, and generates the waveform of the scanning signal. By using the configuration for generation, laser light whose wave number is linear with respect to time can be obtained via the optical coupler 14.

また、各波長走査型ファイバレーザ光源10’,20,20’,30,30’,40,50,60においても、走査信号の波形を調整し、光学素子を介して取り出されるレーザ光の波数が時間に対して線形になるように校正することによって、波数が時間に対して線形なレーザ光を得ることができる。   Also, in each of the wavelength scanning fiber laser light sources 10 ′, 20, 20 ′, 30, 30 ′, 40, 50, 60, the waveform of the scanning signal is adjusted, and the wave number of the laser light extracted through the optical element is adjusted. By calibrating so as to be linear with respect to time, a laser beam whose wave number is linear with respect to time can be obtained.

本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を2台備える波長走査型レーザ光源の基本的な構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength scanning laser light source including two confocal Fabry-Perot electro-optic modulators according to the present invention. FIG. 上記波長走査型レーザ光源に使用される共焦点のリング型共振ファブリペロー電気光学変調器の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the confocal ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator used for the said wavelength scanning laser light source. 凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置してなる共焦点のファブリペロー電気光学変調器の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the confocal Fabry-Perot electro-optic modulator formed by arrange | positioning two electro-optic crystals so that C-axis may be orthogonally crossed between concave mirrors. 2つのファブリペロー共振器で構成されるバンドパスフィルタの中心波長を制御するようにした共振器長制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the resonator length control part made to control the center wavelength of the band pass filter comprised by two Fabry-Perot resonators. 凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置してなる共焦点のファブリペロー電気光学変調器の変調信号の供給するための接続構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the connection structure for supplying the modulation | alteration signal of the confocal Fabry-Perot electro-optic modulator formed by arrange | positioning two electro-optic crystals so that C axis may be orthogonally crossed between concave mirrors. モノリシック型のファブリペロー電気光学変調器の作製例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacture example of a monolithic type Fabry-Perot electro-optic modulator. 上記モノリシック型のファブリペロー電気光学変調器の作製過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacture process of the said monolithic type Fabry-Perot electro-optic modulator. モノリシック型のファブリペロー電気光学変調器の作製例を模式的に示す図である。プリズム型ミラーを入力面においた構造の入出射光学系を備えるモノリシック型のファブリペロー電気光学変調器を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the manufacture example of a monolithic type Fabry-Perot electro-optic modulator. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a monolithic Fabry-Perot electro-optic modulator including an input / output optical system having a structure in which a prism type mirror is provided on an input surface. プリズムで2芯のフェルールに搭載したファイバとリング型共振器を結合させる構造の入出射光学系を備えるモノリシック型のファブリペロー電気光学変調器を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the monolithic type Fabry-Perot electro-optic modulator provided with the incident / exit optical system of the structure which couple | bonds the fiber mounted in the two-core ferrule with a prism, and a ring type resonator. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を2台備える波長走査型レーザ光源の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the wavelength scanning laser light source provided with two confocal Fabry-Perot electro-optic modulators concerning this invention. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を1台備える波長走査型レーザ光源の基本的な構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength scanning laser light source including one confocal Fabry-Perot electro-optic modulator according to the present invention. FIG. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を1台備える波長走査型レーザ光源の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the wavelength scanning laser light source provided with one confocal Fabry-Perot electro-optic modulator which concerns on this invention. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を1台備える波長走査型レーザ光源の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the wavelength scanning laser light source provided with one confocal Fabry-Perot electro-optic modulator which concerns on this invention. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を1台備える波長走査型レーザ光源の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the wavelength scanning laser light source provided with one confocal Fabry-Perot electro-optic modulator which concerns on this invention. 本発明に係る共焦点のファブリペロー電気光学変調器を1台備える波長走査型レーザ光源の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the wavelength scanning laser light source provided with one confocal Fabry-Perot electro-optic modulator which concerns on this invention. 本発明に係る波長走査型レーザ光源に使用される共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the confocal V-shaped resonant Fabry-Perot electro-optic modulator used for the wavelength scanning laser light source which concerns on this invention. 本発明に係る共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器を2台用いて構成したリニヤ共振型の波長走査型ファイバレーザ光源の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a linear resonance type wavelength scanning fiber laser light source configured by using two confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulators according to the present invention. FIG. 本発明に係る共焦点のV型共振ファブリペロー電気光学変調器を1台用いて構成したリニヤ共振型の波長走査型ファイバレーザ光源の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a linear resonance type wavelength scanning fiber laser light source configured by using one confocal V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator according to the present invention. FIG. 本発明に係る波長走査型レーザ光源における走査信号電圧とレーザ周波数との関係を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the relationship between the scanning signal voltage and laser frequency in the wavelength scanning laser light source which concerns on this invention. 上記走査信号電圧とレーザ周波数との関係を測定するための測定系の構成を示すブロック図であるIt is a block diagram which shows the structure of the measurement system for measuring the relationship between the said scanning signal voltage and a laser frequency. 上記共振器長制御部がファブリペロー共振器に与える走査信号の波形と干渉計にて得られる干渉信号の波形の観測結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result of the waveform of the scanning signal which the said resonator length control part gives to a Fabry-Perot resonator, and the waveform of the interference signal obtained with an interferometer. 波数が時間に対して線形なレーザ光を光カップラを介して得ることができる波長走査型ファイバレーザ光源の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the wavelength scanning fiber laser light source which can obtain a laser beam with a wave number linear with respect to time via an optical coupler. 従来から提案されている波長可変光源の原理的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fundamental structure of the wavelength variable light source proposed conventionally. 先に提案した波長走査型レーザ光源の基本的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the wavelength scanning laser light source proposed previously. 通常の光共振器の透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of a normal optical resonator. FSRが1%異なる光共振器を2台縦列接続した場合の透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum at the time of connecting two optical resonators in which FSR differs 1% in cascade. 図21に示した透過スペクトルの一部を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed a part of transmission spectrum shown in FIG. 上記2台のファブリペロー共振器にファブリペロー電気光学変調器を用いた波長走査型レーザ光源の実際の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the actual structural example of the wavelength scanning laser light source which used the Fabry-Perot electro-optic modulator for the said 2 Fabry-Perot resonators. 波長1.5μm帯用の、光ファイバアンプ、2台のコム発生器モジュール、光カップラを使用したファイバーリングレーザーの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fiber ring laser which uses the optical fiber amplifier for wavelength 1.5 micrometer band, two comb generator modules, and an optical coupler. 上記ファイバーリングレーザーの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the said fiber ring laser.

符号の説明Explanation of symbols

10,10’,20,20’,30,30’,40,50,60 波長走査型ファイバレーザ光源
11,11A,11B リング型共振ファブリペロー電気光学変調器
12 光増幅器
12’ 双方向光増幅器
13 アイソレータ
14,14’,54 光カップラ
14A 全反射ミラー
14B ハーフミラー
15 共振器長制御部
15A ROM
16A,17A 入射側光学系
16B,17B 出射側光学系
16A’,16B’,52,52A,52B, 入出射側光学系
18 偏光成分を分離して合成する光学系
31,32 光ファイバーループ
41,53 双方向光増幅器
42,64,323 ファラデーローテータ
43,65 ハーフミラー
51,51A,51B V型共振ファブリペロー電気光学変調器
110,110A,110B,510 電気光学結晶
111,112,511,512, 凹面鏡
181,184,311,321 PBSカップラ
182,183,312,322 偏光変換素子
324 全反射ミラー
10, 10 ', 20, 20', 30, 30 ', 40, 50, 60 Wavelength scanning fiber laser light source 11, 11A, 11B Ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 12 Optical amplifier 12' Bidirectional optical amplifier 13 Isolators 14, 14 ', 54 Optical coupler 14A Total reflection mirror 14B Half mirror 15 Resonator length controller 15A ROM
16A, 17A Incident-side optical systems 16B, 17B Emission-side optical systems 16A ′, 16B ′, 52, 52A, 52B, Incoming / outgoing-side optical system 18 Optical systems 31, 32 for separating and combining polarization components Optical fiber loops 41, 53 Bidirectional optical amplifiers 42, 64, 323 Faraday rotator 43, 65 Half mirror 51, 51A, 51B V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator 110, 110A, 110B, 510 Electro-optic crystal 111, 112, 511, 512, concave mirror 181 , 184, 311, 321 PBS couplers 182, 183, 312, 322 Polarization conversion element 324 Total reflection mirror

Claims (11)

互いに近接したFSR(Free spectral range)を有する空間のファブリペロー共振器に電気光学結晶を内在させてなる2台のファブリペロー電気光学変調器と発振波長に利得を有する光増幅器と出力光を取り出すための光学素子とを光ファイバ接続して構成したレーザ発振の光路と、
上記近接したFSRを有する2台のファブリペロー共振器の内の少なくとも一方のファブリペロー共振器の共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部とを備え、
上記2台のファブリペロー電気光学変調器の内の少なくとも一方で上記共振器長制御部により与えられる周期的な走査信号により通過する光を光変調することを特徴とする波長走査型ファイバレーザ光源。
Two Fabry-Perot electro-optic modulators in which an electro-optic crystal is incorporated in a Fabry-Perot resonator in a space having an FSR (Free Spectral Range) close to each other, an optical amplifier having a gain at an oscillation wavelength, and output light are extracted. An optical path of laser oscillation configured by connecting an optical element with an optical fiber;
A resonator length controller that periodically changes the resonator length of at least one Fabry-Perot resonator of the two Fabry-Perot resonators having the adjacent FSRs in a certain range;
A wavelength-scanning fiber laser light source, wherein light passing therethrough is modulated by a periodic scanning signal provided by the resonator length control unit at least one of the two Fabry-Perot electro-optic modulators.
上記2台のファブリペロー電気光学変調器は、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でリング型共振を得るようにしたリング型共振ファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項1記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   Each of the two Fabry-Perot electro-optic modulators includes a ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator configured to obtain a ring-type resonance with a Fabry-Perot resonator including an electro-optic crystal. Item 6. A wavelength scanning fiber laser light source according to Item 1. 上記2台のファブリペロー共振器は、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でV型共振を得るようにしたV型共振ファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項1記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   2. The two Fabry-Perot resonators each comprising a V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator configured to obtain a V-type resonance with a Fabry-Perot resonator containing an electro-optic crystal. The wavelength scanning fiber laser light source described. 上記2台のファブリペロー電気光学変調器は、それぞれ、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器を共焦点となるように各凹面鏡の曲率を設定した共焦点のファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   Each of the two Fabry-Perot electro-optic modulators comprises a confocal Fabry-Perot electro-optic modulator in which the curvature of each concave mirror is set so that the Fabry-Perot resonator containing the electro-optic crystal is confocal. The wavelength-scanning fiber laser light source according to claim 2 or 3, 上記ファブリペロー電気光学変調器は、ファブリペロー共振器を構成する凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置してなることを特徴とする請求項1記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   2. The wavelength scanning fiber according to claim 1, wherein the Fabry-Perot electro-optic modulator is formed by arranging two electro-optic crystals between the concave mirrors constituting the Fabry-Perot resonator so that the C-axis is orthogonal. Laser light source. 空間のファブリペロー共振器に電気光学結晶を内在させてなるファブリペロー電気光学変調器と発振波長に利得を有する光増幅器と上記ファブリペロー電気光学変調器から出射させた光の偏光方向を90°回転させる偏光変換素子と出力光を取り出すための光学素子とを光ファイバ接続して構成したレーザ発振の光路と、
上記ファブリペロー電気光学変調器の共振器長を一定範囲で周期的に変化させる共振器長制御部とを備え、
上記ファブリペロー電気光学変調器は、互いに直交する偏光成分の光それぞれに対して近接したFSR(Free spectral range)を有する2台のファブリペロー共振器として機能し、上記共振器長制御部により与えられる周期的な走査信号により、互いに直交する偏光成分の光それぞれを変調することを特徴とする波長走査型ファイバレーザ光源。
A Fabry-Perot electro-optic modulator in which an electro-optic crystal is housed in a spatial Fabry-Perot resonator, an optical amplifier having a gain at an oscillation wavelength, and a polarization direction of light emitted from the Fabry-Perot electro-optic modulator rotated by 90 ° A laser oscillation optical path configured by connecting an optical fiber to a polarization conversion element to be output and an optical element for extracting output light;
A resonator length controller for periodically changing the resonator length of the Fabry-Perot electro-optic modulator in a certain range;
The Fabry-Perot electro-optic modulator functions as two Fabry-Perot resonators having FSRs (Free Spectral Ranges) close to each of the polarized light components orthogonal to each other, and is provided by the resonator length control unit. A wavelength-scanning fiber laser light source characterized by modulating each of polarized light components orthogonal to each other by a periodic scanning signal.
上記ファブリペロー電気光学変調器は、上記電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でリング型共振を得るようにしたリング型共振ファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項6記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   7. The Fabry-Perot electro-optic modulator comprising a ring-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator configured to obtain a ring-type resonance with a Fabry-Perot resonator including the electro-optic crystal. Wavelength scanning fiber laser light source. 上記ファブリペロー共振器は、上記電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器でV型共振を得るようにしたV型共振ファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項6記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   7. The wavelength scanning according to claim 6, wherein the Fabry-Perot resonator comprises a V-type resonant Fabry-Perot electro-optic modulator configured to obtain a V-type resonance with the Fabry-Perot resonator including the electro-optic crystal. Type fiber laser light source. 上記ファブリペロー電気光学変調器は、電気光学結晶を内在するファブリペロー共振器を共焦点となるように各凹面鏡の曲率を設定した共焦点のファブリペロー電気光学変調器からなることを特徴とする請求項7又は請求項8記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   The Fabry-Perot electro-optic modulator comprises a confocal Fabry-Perot electro-optic modulator in which the curvature of each concave mirror is set so that a Fabry-Perot resonator containing an electro-optic crystal is confocal. Item 9. The wavelength scanning fiber laser light source according to Item 7 or Item 8. 上記ファブリペロー電気光学変調器は、ファブリペロー共振器を構成する凹面鏡間にC軸が直交するように2つの電気光学結晶を配置してなることを特徴とする請求項6記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   7. The wavelength scanning fiber according to claim 6, wherein the Fabry-Perot electro-optic modulator is formed by arranging two electro-optic crystals so that the C axis is orthogonal between concave mirrors constituting the Fabry-Perot resonator. Laser light source. 上記共振器長制御部が上記ファブリペロー共振器に与える上記周期的な走査信号の波形を調整することにより、上記光学素子を介して取り出されるレーザ光の波数が時間に対して線形になるように校正されていることを特徴とする請求項6記載の波長走査型ファイバレーザ光源。   By adjusting the waveform of the periodic scanning signal given to the Fabry-Perot resonator by the resonator length control unit, the wave number of the laser light extracted through the optical element is made linear with respect to time. 7. The wavelength scanning fiber laser light source according to claim 6, wherein the wavelength scanning fiber laser light source is calibrated.
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